２０１８年１０月 「炭水車設計」
本体の下まわりができたところで、先に炭水車の下まわりを作ることにした。理由は、鋳物が手に入るうちに機械部分を仕上げておくためである。この時点で鋳鉄の入手は困難となっており、車輪を除いて砲金鋳物を用いることにする。
C53の炭水車は「12-17炭水車」が標準である。これに関しても鉄道史資料保存会発行の明細図（C51明細図とセット）を入手しているので、それに基づいて設計した。
部品点数は、下まわりだけで約350点あり、そのうち鋳物部品とレーザー加工部品がそれぞれ約50点、それ以外は素材からの削り出しになる。基本構造は実物と同じだが、機関士の乗車で大きな負荷がかかるので、軸箱にニードルベアリングを入れ、さらにボギー台車のピボット軸にスラストベアリングを入れることにした。ブレーキについては、実機は本体と連動のエアブレーキだが、機関士が操作するフットブレーキとする。ブレーキテコの構造は実機と同じにして、エアシリンダー駆動ではなくペダルによる駆動とする。
あとは、機関車本体に取り付ける余地のなかった軸動給水ポンプを付ける。容量の関係で２基とするが、２軸に分散させてしまうと、位相がバラバラになって脈動を生じるので、１軸に180度位相をずらしたエキセントリックを２個取り付け、そこに接続する。
炭水車に軸動給水ポンプを付ける場合、軸重不足で車輪がスリップしないか心配だったので、計算で確認をした。
ポンプは２基あるが、180度の位相差なので、機械抵抗を無視すると、送り出す力は最大でも１基分となる。ポンプは、ボアが13mmでストロークが16mmとした。エキセントリックの偏心量は、半径8mmとなる。ボアの断面積は133mm2となるので、ボイラーの常用圧力を0.5MPa(=0.5N/mm2)とすると、シリンダーを押す力は0.5*1.33=66.5Nとなり、車軸にかかるトルクは66.5*8/1000=0.53Nmとなる。一方、炭水車の重量が約55kgで、運転士の体重を軽く見積もって50kgとすると、車重は最低でも105kgとなるので、軸重はその1/4で26kgとなる。車輪の粘着力は、軸重の20%程度となるので、26*0.2*9.8=51Nとなる。動輪径が102mmで半径51mmなので、車軸にかかるトルクは51*51/1000=2.6Nmとなる。これは、さきほどのポンプを動かすトルク0.53Nmの約５倍であり、まずスリップの心配はないということになる。
3D-CADで設計して、必要な木型を準備する。例によって、モデラでケミカルウッドの木型を削り出した。
材質は、砲金（CAC406）である。ただし、軸箱と軸箱守は、同じ材質のものを摺動させるのが嫌だったので、軸箱守のみアルミ青銅（CAC702）とした。軸箱守は、鋳造費を節約するため、左右一体として鋳造した（写真下中央）。左右を切り離して使用する。
車輪については、本体の先台車・従台車と同じであり、炭水車の分も含めて鋳物を用意していたので、それを使用する。
こちらは鋼板のレーザー加工を依頼した部品。前回までは黒皮（熱間加工材）も使っていたが、被膜除去が大変なので、今回は磨き（冷間加工材）または酸洗い（黒皮材の被膜除去）を指定した。板厚は1.2mm、2.3mm、3.2mm、4.5mmの４種類で、切りの悪い数字だが、市場に流通しているのはこのサイズである。
