Евгений Лосев - Турбовозы. История, теория, конструкция

Швейцарский локомотив Цёлли.Этот малоизвестный швейцарский локомотив, построенный компанией SLM/Escher-Wyss/Zoelly в 1920 г., был первым серьёзным турбинным проектом. По некоторым причинам он не упоминается в большинстве книг о локомотивах. Это было переоборудование старого локомотива типа 1—3—0 федеральных железных дорог в турбовоз типа 2—3—0. У нового локомотива была шестиступенчатая швейцарская импульсная турбина Цёлли, расположенная поперечно перед дымовой коробкой, отдельная двухступенчатая турбина Кёртиса, используемая для заднего хода. Подача пара контролировалась двумя наборами клапанов. Основная турбина развивала мощность 1200 л.с. и приводила в движение спаренные колёса через двухступенчатую редукторную передачу с отношением 1:28, карданный вал и соединительные тяги. Частота вращения турбины составляла 7500 об/мин при запланированной максимальной скорости 75 км/ч. Феликс Брун говорит, что, кажется, было три разных версии конденсатора. Первым был поверхностный конденсатор под котлом. Он оказался неудовлетворительным, поэтому его заменили два длинных поверхностных конденсатора по бокам, где пар проходил через трубки конденсатора, окружённые водой. Затем они были снова заменены двумя поверхностными конденсаторами, установленными ниже по бокам. Теперь вода проходила через трубопровод конденсатора; это обычная практика в конденсаторах для электростанций и т. д. На тендере сначала был охладитель водяного распыления с естественной тягой, который позже был заменён версией с принудительной тягой с отдельной турбиной для привода вентилятора. Два поверхностных конденсатора были размещены с обеих сторон котла, используя охлаждающую воду из тендера. Эта вода возвращалась в тендер турбонасосами. Котёл обычного локомотивного типа с дымогарными трубами имел рабочее давление 11,5 ат. Конденсационная система естественным образом предотвращает использование обычной выхлопной трубы для тяги котла, и она сначала обеспечивалась с помощью воздуходувки холодного воздуха под решёткой. Эта весьма необычная конструкция позволила избежать условий работы вытяжного вентилятора в нагретом до 300°C отработавшем газе, создававших проблемы во многих последующих конденсационных локомотивах. Но при этом топка находилась под избыточным давлением, и воздуходувку приходилось останавливать каждый раз, когда нужно было забрасывать топливо. Эта чрезвычайно опасная система (можно надеяться, что воздуходувка и топочные дверцы были заблокированы, но история об этом молчит) вскоре была заменена вытяжным вентилятором, установленным на двери дымовой коробки.

Швейцарский турбинный локомотив в процессе постройки. 1919 г. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Вал турбины с лопаточными дисками видны прямо перед дымовой коробкой.

Турбовоз Цёлли. Первая версия. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Эта довольно загадочная картинка, кажется, показывает локомотив сразу после его завершения. Со стороны котла имеется длинная конструкция, которая, по-видимому, является вторым видом конденсатора, упомянутого выше. Есть три интригующие трубы, ведущие в/из него. Дверца дымовой коробки выглядит так, что из этого следует, что фото сделано до установки вытяжного вентилятора. Большой воздуховод, расположенный чуть ниже, явно представляет собой выхлоп турбины, который разделён на две части и направлен в заднюю часть, хотя куда точно, трудно сказать. Возможно, первый конденсатор всё ещё был установлен под котлом в этот момент. (Из современной энергетики, A Regnauld, опубл. Caxton 1924. Том 1, с. 15).

Оригинальный швейцарский паровоз 1—3—0 выглядел так. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Произошла явно радикальная переделка; похоже, очень мало, что не изменилось.

Первое испытание конденсационной системы. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Первый вариант конденсатора выглядит как цилиндр под вытяжным воздуховодом. Вентилятор турбины ещё не был установлен на дымовую камеру.

Турбовоз Цёлли на виадуке Ауссерсихллер. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Турбовоз следует вторым. Установлен первый вариант конденсатора.

Испытательный пробег, в процессе которого производились измерения. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Здесь установлен второй вариант конденсатора с вытяжным каналом, ведущим непосредственно в конец цилиндрического конденсатора.

Локомотив на поворотном круге в неизвестном месте. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Установлен второй вариант конденсатора.

Швейцарский турбинный локомотив 2—3—0. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Масса составляла 115 т, а конструктивная скорость 75 км/ч. На этом и следующих рисунках показан локомотив с установленным конденсатором третьего типа.

Швейцарский турбинный локомотив 2—3—0 под парами. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Обращает на себя внимание поверхность конденсаторов с каждой стороны котла. Они охлаждались водой из тендера; эта вода сама охлаждалась при тесном контакте с воздухом, поскольку она распылялась из пучка труб в тендере. В этом процессе терялось значительное количество воды, и общее потребление воды было сокращено только примерно до половины потребления обычного локомотива. Перфорированный обтекаемый носик удерживал вытяжной вентилятор с турбинным приводом; наводящая на размышления труба, видимая в этом корпусе, могла быть источником подачи пара для вентилятора, но это предположение.