George Jackson Churchward (31 de enero de 1857 - 19 de diciembre de 1933) fue un ingeniero ferroviario británico, ingeniero mecánico jefe del Great Western Railway (GWR) en el Reino Unido desde 1902 hasta 1922. Sus logros en el diseño de locomotoras de vapor fueron reconocidos con su nombramiento como Caballero del Imperio Británico.
Primeros años Churchward nació en Rowes Farm, Stoke Gabriel, Devon, donde sus antepasados (la línea superior que residía en Hill House; su abuelo paterno, Matthew, era el hijo menor del cabeza de familia) habían sido escuderos desde 1457. Fue el primogénito de una familia de tres hijos y dos hijas: sus hermanos John (n. 1858) y James (n. 1860) y sus hermanas Mary (n. 1863) y Adelina (n. 1870). Su padre, George Churchward, granjero, se casó con su prima, Adelina Mary, hija de Thomas Churchward, de Paignton, Devon, comerciante de maíz y sidra. Fue educado en la grammar school Rey Eduardo VI, alojada en la Mansion House de Fore Street, Totnes, en Devon. El primo de su padre, Frederick Churchward, cabeza de familia, organizaba clases particulares en Hill House durante las vacaciones escolares.
Carrera temprana thumb|Carruaje de vapor Grenville preservado en el National Motor Museum, Beaulieu
Comenzó su formación en ingeniería en 1871 con John Wright, el superintendente de locomotoras de los ferrocarriles del Sur de Devon, de Cornualles y del Oeste de Cornualles, en los talleres de Newton Abbot del Ferrocarril del Sur de Devon. Mientras estuvo allí, junto con su compañero aprendiz Robert Neville-Grenville desarrolló un carruaje de vapor basado en la caldera de un coche de bomberos Merryweather.
Cuando el GWR se hizo cargo del Ferrocarril del Sur de Devon en 1876, Churchward tuvo que mudarse a los Talleres de Swindon. En 1877, al final de su pupilaje, se trasladó a la oficina de dibujo, donde trabajó con "Young Joe" Armstrong para desarrollar un freno de vacío. Fue nombrado ingeniero de inspección en junio de 1882 y seis meses después se convirtió en asistente del gerente del taller de material remolcado, James Holden, y asumió el cargo de gerente cuando Holden dejó la compañía en 1885. Diez años más tarde se convirtió en asistente del gerente de talleres y poco después en gerente de locomotoras, y en 1897 pasó a ser asistente en jefe y sucesor natural de William Dean.
Después de un período de 5 años como asistente en jefe, durante la mayor parte del cual Dean estuvo enfermo y delegó gran parte de su trabajo de diseño a Churchward, en 1902 sucedió formalmente a Dean como superintendente de locomotoras.Herring, p.21 (except apprenticeships) En 1900 se convirtió en el primer alcalde de Swindon.
Ingeniero Mecánico Jefe
En el y principios del , las empresas ferroviarias eran ferozmente competitivas. La búsqueda de mayores ingresos estaba vinculada a velocidades de recorrido cada vez más elevadas, y estas a su vez dependían de los avances de la ingeniería. Churchward entregó al GWR desde Swindon una serie de locomotoras innovadoras y líderes en su clase. Podría decirse que desde principios del hasta la década de 1920, los diseños 4-6-0 de 2 y 4 cilindros del Great Western fueron sustancialmente superiores a cualquier clase de locomotora de las otras compañías ferroviarias británicas. En una ocasión, los directores del GWR interrogaron a Churchward y exigieron saber por qué el Ferrocarril de Londres y del Noroeste pudo construir tres locomotoras 4-6-0 por el precio de dos de las "Stars" de Churchward. Churchward supuestamente dio una respuesta concisa: "¡Porque una sola de las mías podría arrastrar dos de sus malditas cosas marcha atrás!".Tuplin (1971) p.74
El mayor desafío de ingeniería de las operaciones del GWR fue viajar por los South Devon Banks, una serie de pendientes pronunciadas que unen Exeter y Plymouth a través de Devon, en la ruta más importante del GWR. Aunque la velocidad fue un factor competitivo clave en toda la ruta del GWR, las rampas del Sur de Devon recompensaron los diseños de locomotoras fiables y con buena adherencia. La mayor ventaja de la que pudo disfrutar cualquier ingeniero mecánico jefe del GWR fue el legado del amplio gálibo ferroviario disponible resultante de la conversión de las vías de gran ancho de Brunel a vías de ancho estándar, lo que permitió diseños más anchos y altos que cualquiera de las otras Cuatro Grandes Compañías posteriores.
Filosofía La filosofía de diseño de Churchward siguió una serie de corrientes de desarrollo, para lo cual investigó a fondo tanto los diseños de la competencia en el Reino Unido como las locomotoras europeas y de América del Norte.
Siguiendo los principios basados en el inventor belga Alfred Belpaire, Churchward prefirió las calderas de vapor libre. Esto resultó en el uso de una cámara de combustión rectangular estilo Belpaire, que debido a su mayor área de superficie para la evaporación era menos propensa a la formación de espuma y al arrastre de agua a los cilindros. Churchward heredó de Dean una serie de calderas cilíndricas paralelas, pero al aplicar principios matemáticos al flujo de agua de la caldera, mejoró rápidamente el flujo de vapor al adoptar calderas cónicas, que disponen de su área más grande en el punto de mayor producción de vapor. Posteriormente prescindió de la necesidad de una cúpula grande para recolectar vapor, utilizando en su lugar la alimentación superior del suministro de agua de los inyectores, que junto con las válvulas antirretorno instaladas en la parte superior ocultas dentro de un "capó" de latón minimizaban las tensiones en la caldera.
Churchward experimentó con sistemas de cilindros compuestos, un desarrollo empleado en motores marinos que fue ampliamente adoptado en el diseño de locomotoras europeas. Aunque a través de sus experimentos encontró poca diferencia en la operación en términos de la potencia total desarrollada en locomotoras compuestas, el uso de locomotoras europeas en su prueba lo llevó a adoptar calderas de mayor presión y potencia de transmisión dividida entre dos ejes en diseños de cuatro cilindros.
Su tercer principio de trabajo se basaba en las válvulas de pistón. Las válvulas de Churchward eran un 50% más grandes que cualquier otro diseño visto en el Reino Unido hasta ese momento, tenían recorridos un 50% superiores y estaban diseñadas para ocultarse, permitiendo una mínima pérdida de presión a medida que el vapor pasaba a los cilindros.
Los diseños de locomotoras resultantes de Churchward eliminaron las ruedas traseras, lo que maximizó la adherencia en las rampas del Sur de Devon. Fue uno de los primeros en adoptar el diseño de locomotoras del Reino Unido con sobrecalentador, que se hizo eficiente gracias al uso exclusivo por parte del GWR del carbón de alto poder calorífico procedente del Sur de Gales. También adoptó grandes superficies de apoyo para reducir el desgaste, algo común en América del Norte.
A Churchward se le atribuyeTuplin (1971) pp.78–84, and Hollingsworth pp.70–71 la introducción en Gran Bretaña de varios refinamientos de la práctica de las locomotoras de vapor estadounidenses y francesas. Entre estos se encontraban la caldera cónica y la fundición de cilindros y monturas juntas, en dos mitades. Su elección de cilindros exteriores para locomotoras expresas tampoco era estándar en Gran Bretaña en ese momento. Por supuesto, se mantuvieron muchos elementos de la práctica británica. Sus locomotoras en su mayor parte usaban bastidores de placas británicas y la tripulación se acomodaba al estilo típico británico. La selección de una caldera sin domo fue más común en Gran Bretaña que en los EE. UU.
Clases de 1901 En 1901, Churchward produjo una gama de seis tipos de locomotoras diferentes, basadas en unas pocas piezas estándar. Todas tendrían cilindros con de diámetro y de carrera, válvulas de pistón de de diámetro y todas las ruedas delanteras o traseras serían de de diámetro. Finalmente, se construyeron clases de locomotoras correspondientes a todas estas propuestas, con algunas diferencias en las dimensiones.
+ Clases de Locomotoras Churchward de 1901 Disposiciónde ruedas Diámetroruedastractoras Longitudcuerpocaldera Longitudbarra deconexión Clasecorrespondiente Fecha de laprimeramáquinaMáquinasconstruidas2-8-0Clase 28001903200px4-6-0Clase 6800 Grange (por Collett)19364-6-0Clase 2900 Saint1902200px2-6-2TClase 51001903130px4-4-2TClase 2221 County Tank1905130px4-4-0Clase 3800 County1904180px
Locomotoras notables GWR 4-4-0 Clase 3700
thumb|GWR Clase 3700 No. 3433 City of Bath mostrando la caldera cónica y el fogón Belpaire
En septiembre de 1902, Churchward disponía de una unidad de la Clase Atbara, la no. 3405 Mauritius, reequipada con un fogón Belpaire, siendo el primer uso de una caldera cónica en el GWR. La caldera se convirtió en el prototipo de la caldera GWR Standard No. 4 de Churchward. Este experimento condujo al diseño de la Clase City, con el primer ejemplar producido en Swindon en marzo de 1903, la máquina No. 3433 "City of Bath". Se equipó con la forma final de la caldera Standard No.4, con lados ligeramente curvados y una parte superior cónica en la cámara de combustión. La clase pronto llegó a ser uno de los tipos de locomotoras más conocidas internacionalmente, cuando la City of Truro se convirtió en la primera locomotora del mundo en transportar un tren a 100 millas por hora en 1904 (aunque el registro no se verificó oficialmente).
Locomotoras experimentales 4-6-0 thumb|Locomotora experimental 4-6-0 No. 100 William Dean
En 1901, cuando todavía era asistente de Dean, la junta del GWR aprobó el plan de Churchward para construir una serie de locomotoras 4-6-0 de dos cilindros.
La máquina No. 100 se completó en febrero de 1902, y recibió el nombre de "Dean" (más adelante "William Dean") en junio de 1902, para homenajear al ingeniero tras su retirada. Incorporaba una caldera de tubos paralelos sin cúpula, un fogón Belpaire elevado, cilindros exteriores de de diámetro y de carrera, mientras que la presión de la caldera alcanzaba . Las válvulas de pistón eran impulsadas por palancas basculantes accionadas por el enlace de expansión de la distribución de válvula de Stephenson, aunque este diseño en particular solo se usó en la no. 100.
La máquina No. 98 se completó en marzo de 1903, con un diseño similar pero con una caldera cónica, cilindros y disposición de engranajes de válvulas rediseñados, y una distancia entre ejes más corta. Los diámetros de las válvulas se incrementaron de a .Great Western Society – GW 2900 Class overview (Accessed 26 April 2009)
La máquina No. 171 se terminó en diciembre de 1903, incorporando las mejoras de la No. 98 pero con una caldera de y cambios menores en la superficie de calentamiento y el área de la parrilla. Construida como una 4-6-0, en octubre de 1904 se convirtió en una 4-4-2 para permitir una mejor comparación con el rendimiento de la máquina compuesta francesa De Glehn, aunque finalmente se reconvirtió a la configuración 4-6-0 en julio de 1907. Denominada Albion en 1904, recibió una caldera con sobrecalentador en 1910.
Locomotoras francesas experimentales thumb|Máquina De Glehn 4-4-2 No. 104 thumb|Locomotora GWR Clase Saint No. 181 Ivanhoe, configurada como una para efectuar comparaciones con otras máquinas
Al suceder a Dean, la junta del GWR autorizó a Churchward a comprar tres locomotoras compuestas francesas de cuatro cilindros De Glehn-Du Bousquet, para evaluar los beneficios del sistema compuesto. Similar a la Clase 3001 del Ferrocarril París-Orleans y construida por la Société Alsacienne de Constructions Mécaniques, la primera locomotora No. 102 La France se entregó en 1903, y las Nos. 103 y 104 se compraron en 1905. Las locomotoras tenían dos cilindros de alta presión instalados entre los bastidores y dos cilindros de baja presión en el exterior.