Евгений Лосев - Турбовозы. История, теория, конструкция

Возможность проворота ротора турбины создает условия, способствующие безусловному включению муфты. Во включённом положении муфта реверса автоматически фиксируется стопорным устройством. Рукоятку реверсора в положение «Нейтраль» переводят при полностью остановленном локомотиве в той же последовательности, что была описана выше.

В тележечных локомотивах выходной вал реверс-редуктора с тележками локомотива соединяет валопровод, который благодаря центральному расположению редуктора в кузове выполнен симметричным, что предпочтительнее с точки зрения уменьшения автоколебаний, возникающих в трансмиссии при боксовании. При выборе типа валопровода необходимо учитывать наличие значительного переменного прогиба рамы локомотива по мере расходования топлива из бака. Разработано несколько вариантов валопровода. В одном из них валопровод представляет собой два полых вала, установленных на подшипниках качения в опорах, закреплённых на раме. Со стороны карданных валов опоры имеют подшипники, служащие для восприятия осевых сил. Соединение валов с выходным валом реверс-редуктора осуществлено зубчатыми муфтами.

Силовая передача тележек принята аналогичной установленной на тележечных локомотивах. Возможность её применения обусловлена тем, что при выборе передачи определяющим с точки зрения прочности является крутящий момент при трогании локомотива с места.

Тендер.Тендер большинства конструкций паротурбовозов с конденсацией пара схож с тендер-конденсатором конденсационных паровозов. Однако, существуют паровозы, в которых пар, отработав в машине, утилизируется в турбине низкого давления.

Турботендер Южно-Американских железных дорог. Чертёж из «Альбома схем паровозов и паспортов».

Турбина может находиться на самом локомотиве, а может размещаться на тендере в качестве бустерного двигателя, служащего для привода движущих осей тендера.

Помимо паровой турбины низкого давления на таком тендере обычно размещается оборудование для конденсации пара.

Тендер получается сложным, требует специального обслуживания, однако при этом локомотив получает дополнительную мощность для тяги.

В качестве примера на приводимой иллюстрации показан турбинный тендер Южно-Американских железных дорог.

Четырёхтурбинный локомотив Беллуццо. 1907 г. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

В задней части котла находится огромный паровой купол. Было ли это необходимо из-за установки турбины, неизвестно; ни у одного другого турбовоза не было ничего подобного. Поскольку кожухи турбины смещены относительно осей, явно присутствовал редуктор. Это важно, поскольку турбины вращаются намного быстрее, чем колёса локомотива. Фактически использовался одноступенчатый редуктор с передаточным отношением 8:1 снаружи колёс. Все последующие турбинные локомотивы использовали две или три ступени редуктора.

Первый турбинный локомотив Белуццо.Первым турбовозом был небольшой экспериментальный локомотив 0—1—1—0, разработанный профессором Джузеппе Беллуццо в Италии в 1907—1908 гг. Акционерным обществом механических мастерских в Милане был переоборудован старый маневровый паровоз 0—3—0, построенный в 1876 г.: снята одна ось и установлено четыре турбины, по две с каждой стороны. Пар проходил через все четыре турбины по очереди, а после выбрасывался в трубу. Сначала пар направлялся к передней правой турбине, а затем к правой задней турбине через гибкую трубу, видимую на рисунке. Отработавший пар направлялся к задней левой турбине, затем вперед к передней левой турбине и, наконец, выходил в дымоход через обычную выхлопную трубу. Говорят, что турбины приводили четыре колеса в движение независимо, поэтому предположительно колёса не были прикреплены к осям обычным способом. Поверхность испарения 30 м 2и давление в котле 9,5—10 ат были сохранены.

Вид сбоку турбовоза Беллуццо 1907 г. С сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Этот чертёж подтверждает, что была только одна ступень зацепления, снаружи колёс. Максимальная частота вращения турбины составляла 2400 об/мин, что кажется довольно низкой, вероятно, вследствие низкого передаточного отношения. Т обозначает фактические корпуса турбин.

Разрез по турбине турбовоза Беллуццо. С сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Вращающиеся лопатки показаны розовым цветом, неподвижные лопатки – голубым. При работе в прямом направлении пар подавался по воздуховоду a и выпускался через b. Обратный режим был получен путём подачи пара назад через турбину, подаваемую по воздуховоду с и выходящую через d. Турбины обычно считаются однонаправленными, и не приходит на память никакая другая попытка использовать этот метод для реверса. Лопатки имели участок изменённого профиля на конце наконечника, который использовался для реверса.

Этот уникальный локомотив прослужил тринадцать лет и был разоборудован в 1921 г. Испытания, безусловно, были проведены, но неизвестно, находился ли он в регулярной эксплуатации. Возможно, малое передаточное отношение и, как следствие, низкая эффективность стали причиной неудачи проекта, который был реализован за десять лет до появления следующего итальянского турбинного локомотива. В настоящее время не известно никаких подробностей о работе самого первого турбовоза. Его масса 26 т; длина 7,1 м.

Турбовоз Белуццо-Бреда.В 1931 г. Беллуццо консультировал проектирование турбинного локомотива 1—4—1 постройки компании Ernesto Breda. У него были турбины высокого и низкого давления. Длина локомотива 14,35 м. Никакая другая информация не сохранилась, даже давление в котле. Предполагается, что он был испытан на заводе Breda в Милане, но, по-видимому, Итальянская государственная железная дорога не могла позволить запустить его на главной линии; означает ли это, что у него была очевидная неисправность, которая могла бы задержать движение, и когда случилась поломка, неизвестно.

Турбинный локомотив Беллуццо-Бреда. 1931 г. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».