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Watching the Rivets – Variety of Side Seams [Column_Parts & Materials]

I recently had some questions about seams on boxcar sides. However, I’m not familiar with the construction. Accordingly, I decided to scatter my detail photos which might help someone find out the answer.

Panel Usage – Vertical or Horizontal
Material of steel car sides seems to be delivered in a coil. However, the possible widest steel panel cut from the coil is not wide enough to cover the side of a car by itself. Therefore, numbers of panels are used to cover the side of a car. Here, the seams arise, companied with rivets or weld beads. If you apply the panels horizontally, the seams also run horizontally, and if you apply the panels vertically, the seams also appear vertically.

UP caboose #25432 shown below shows the vertical seams, and C&EI caboose #unknown also shown below shows horizontal seam. WCLX reefer #2571 shown at the bottom also has horizontal seam.

up25432_03.jpg: UP caboose #25432
cei_03.jpg: C&EI caboose #unknown

Panel Orders
Car sides are usually designed symmetrically. Before the introduction of non-terminating ends, car ends used to wrap the edge of side panels. Accordingly, the order starting at the opening in the middle of the car side toward both ends seems the norm at side panels: the panels at both ends are the last to fit. For example, IC boxcar #35827 shown below shows five panels lined in this order.

However, there are the exceptions: at SFRD #15187 also shown below, the panel right next to the end panel is the last to fit.

ic35827.jpg: IC boxcar #35827
atsf15187_03.jpg: ATSF reefer SFRD #15187

Joint Constructions – Lap or Batten
Steel panels are fitted to the car body by means of rivet or weld construction. To make the seam watertight in rivet construction, panels are lapped or battened. UP caboose #25432 shown previously shows the lap joints, and C&EI caboose #unknown also shown previously shows the batten joint.

Lapping the panel causes certain gap according to its own thickness. However, the gap seems not such a big issue at boxcars. Accordingly, simply leaving the gap undone is the norm. IC boxcar #35827 shown above or UP MW Materials Car #910261 shown below shows the simple construction.

However, some car builders minded the gap. To resolve the gap, they bent one side of the panel to make room for the next panel. The steel plate used in this way of construction may have been thicker than it of simple construction represented above. ATSF boxcar #145281 and SFRB #5358 shown below show the bended panel joints.

up910261.JPG: UP MW Materials Car #910261
atsf145281_05.jpg: ATSF boxcar #145281

Rivets – Sizes, Pitches, Gauges and Patterns
The strength of a rivet itself depends on the diameter of its shank. The diameter of a rivet head is directly proportional to the diameter of the shank. Accordingly, the larger rivet head indicates the more stressed part. Larger rivet at the corner of the panel of ATSF boxcar #145281 shown above is the example.

To avoid edge cracking, rivets must keep minimum edge distance. However, in my photos shown here, the edge distances seem not secured at upper panel; distances are maybe secured at the lower panel. Therefore, the line of rivets are maybe staggered in the width of the bend at ATSF boxcar #145281 shown above or SFRB #5358 shown below.

Number of row of rivets depends on the shape of the posts used. Posts are located behind the panel joints. Z-shaped posts allow single row of rivets, while hat-shaped posts allow double row of rivets.

Double row of rivets makes several patterns: chain row rivets, staggered row rivets and zigzag row rivets. Patterns seem depend on their substrates and needed strength.

C&EI caboose #unknown shown at the top shows chain row rivets; maybe upper row fits upper panel and lower row fits lower panel under the batten. ATSF Bx-88 class boxcar shown below barely shows the sign of the flange of post under the staggered row rivets at the bottom. WCLX reefer #2571 shown below shows zigzag row rivets.

sfrb5358_05.jpg: ATSF reefer SFRB #5358
atsf_bx88.jpg: ATSF Bx-88 class boxcar
wclx2571.jpg: WCLX reefer #2571


先に、古いボックスカーの画像についてコメントを頂いたのだが、筆者は工学的なことに疎い。そこで、頂いたコメントに関わると思われる画像を筆者なりの理解とともに提示する。より正確な理解をご覧の方から得ようという魂胆である。


側板・縦使い/横使い
車体側面の材料はロールで入荷すると思われる。それを必要な長さに切断し車体側面を覆うパネルにする。パネルの制作において長さ方向の自由は効くが幅には限りがあるので、車体側面を覆うにはパネルを何枚か継ぎ足すことになる。UPのカブースのようにパネルを縦使いすると継ぎ目も縦、C&EIのカブースのように横使いすると継ぎ目も横に走ることになる。


パネルの張り順
車体側面は左右対称であることが多い。旧来の工法において、車体側面の左右端部は、回り込むように作られた妻板で覆われる。したがって、車体側面を覆うパネルは、中央部にある開口の縁から端部に向かって順に張られることが多い。最後の端は妻板で押さえる訳だ。ICの#35827はその具体例である。しかし、中にはATSFの冷蔵車 #15187のように、端部から二番目のパネルが最後・一番上という例もある。


パネルの継ぎ目
パネルは溶接あるいはリベットによりフレームに取り付ける。リベット留めの場合、継ぎ目からの水漏れなどを防ぐため、パネルは重ね継ぎもしくは押縁留めにする。先に示した例では、UPのカブース#25432は重ね継ぎ、C&EIのカブースは押縁留めを採っている。

さて、薄板とはいえ、単純な重ね継ぎでは端部に三角形の隙間ができるはずである。しかし、その程度の隙間は貨車では問題にならないのか、ICの#35827やUPの#910261のように、特段の配慮はなされないのが一般的である。

とはいえ、例えばATSFのように、パネルの一端に板厚を考慮した重ね継ぎ手を板金加工により施し、隙間を無くしているメーカー・工場もある。ATSF #145281やSFRB #5358のパネルは一見押さえ縁で留めてあるように見えるが、板金加工を施した継ぎ目である。使っている鋼板が他より分厚いのかもしれない。


リベット・大きさやピッチ、配置
リベットそのものの強度はその軸の太さによって決まり、リベットの頭の大きさは軸太さに比例するので、より負荷の大きい箇所により大きな頭のリベットが使用される。ATSF の#145281ではパネル隅の一箇所のみリベットが他より大きな頭をしている。

リベットから部材端部までの距離が不足していると端抜けしてしまう。ところが、画像ではどれも上になった板の端ぎりぎりのところにリベットを打っているように見える。下になった板において縁端距離が確保される、とみなしているのだろうか。そうならATSF の#145281やSFRB #5358でリベットが片寄って打ってあるように見えるのも納得できるが…。

リベット列の数は下地材の形状に依る。Z型鋼下地では一列、ハット形鋼下地では二列になる。二列のリベットには順列(正方)配置、千鳥配置などいくつかの配列がある。C&EIのカブースにおけるリベットは順列配置である。多分、上下のパネルを突き付けに配しておいて上から押縁で押さえ、各列で各パネルを留めているのだろう。WCLX #2571のリベットはいわゆる千鳥配置である。ATSFのBx-88にあるリベットの配置、リベット・デカールの製造元Archerのカタログでは「Staggered Rivets」と記されるリベットの配置は、日本語では傾斜配置とでも呼ぶのだろうか。パネルが凹んで下地ハット形鋼フランジの形が微かに浮き出ている。

コメント(2) 

コメント 2

ワークスK

これは凄い研究ですね。特に写真を例示されているところが驚異です。
それにしても、この美しい配列には見惚れます。リベット・フェチというか、リベット・カウンターになっちゃう! 外板を強度部材としたストレスト・スキン構造を実感させられます。
by ワークスK (2016-12-22 04:44) 

arx_ph.D.

工程が分かる仕上がりは、大げさにいうと作り手の気概が伝わるようで、見ていて楽しいですね。
電車に乗っても「天井板を押縁で押さえて脳天ビス留めしてから、網棚・つり革を付けて…」などと空想して楽しんでましたが、最近の電車はネジ頭など見えず、少々つまらないです…
by arx_ph.D. (2016-12-22 11:36) 

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