Евгений Лосев - Турбовозы. История, теория, конструкция

Устройство дымовой коробки локомотива Т18—1001. Рисунок с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

На рисунке показан нагреватель питательной воды, обёрнутый вокруг дымовой коробки, и вытяжной вентилятор, приводимый в действие небольшой паровой турбиной. На самом деле есть две трубы; меньшая сзади, по-видимому, используется в сочетании с паровой воздуходувкой, установленной под нижней юбкой; по-видимому, это давало больше тяги, чем вентилятор, и использовалось, когда поднятие пара имело приоритет над экономией топлива. Эта труба должна быть закрыта во время нормальной работы вентилятора, и, похоже, в ней установлен дроссельный клапан чуть выше уровня котла.

Вид спереди на вытяжной вентилятор турбовоза T18—1001. Рисунок с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Вентилятор и его выходной корпус были смещены относительно центральной линии котла. Вертикальное устройство, установленное на дне дымовой коробки, вероятно, воздуходувка.

Турбовоз Маффея.Заводом Maffei в Германии в 1924 г. 10 10 По другим данным он построен в 1928 г. построен ещё один турбовоз Т18 мощностью 2000 л.с. напоминающий конструкцию Цёлли. Коэффициент полезного действия на пальце отбойного вала – 15,6%, т. е. вдвое выше, чем у нормального паровоза.

Построенный паротурбовоз предназначен для быстрых и тяжёлых поездов. Он развивал скорость до 100 км/ч.

Высокоскоростная турбина помещена впереди.

Самой оригинальной частью паротурбовоза являлся холодильник для воды. Он сделан из двух трубчатых радиаторов, расположенных сбоку на тендере, по которым протекала вода для охлаждения. Часть воды постоянно притекала на наружную трубчатую поверхность в то время, как два вентилятора образуя сильную струю воздуха, вызывали сильное испарение этой воды. При этих условиях теплота уносилась водой в состоянии пара, и расход воды в этом паротурбовозе не отличался от обыкновенного вида машины, работающей без охлаждения пара.

При конструировании ранее построенных турболокомотивов имелось в виду единственно повышение экономичности использования топлива. Новый турболокомотив высокого давления при малых расходах угля давал ещё ряд преимуществ, которые косвенным образом могли содействовать повышению экономичности.

Благодаря практически полному сжиганию топлива в виде угольной пыли, с одной стороны, и благодаря конденсационному устройству с обратным поверхностным холодильником, с другой, можно было совершенно не беспокоиться о дыме, копоти и паре 11 11 При оросительных холодильниках типа Крупп, Маффей (1924) воздух, прогоняемый через дождь охлаждающей воды, увлекает часть воды механически, т. е. в виде капель и брызг, в силу чего это устройство для пассажирских поездов в Европе чрезвычайно нежелательно. Примечание А. А. Чиркова. . Чистота обслуживания, являющаяся существенным достоинством электровозов, в дальнейшем могла быть достигнута и в паровых локомотивах.

Турбинный локомотив Maffei T18—1002 с конденсацией пара. Фото с сайта «The Self Site: Unusual Steam Locomotives».

Кроме того, благодаря свойственной котлу Бензона эластичности, приспособляемости к режиму и быстрой готовности к работе, достигаемых лёгким управлением, отоплением угольной пылью, новый локомотив приближался по своим качествам к электровозу, против которого машина с собственной силовой установкой обладает тем большим преимуществом, что не зависит от всех случайностей и возможностей повреждений, которые могут иметь место при передаче энергии на расстояние 12 12 Не только опасность повреждения передаточных линий является преимуществом локомотивов с собственной силовой установкой. Если сравнивать турболокомотив с электровозом при паровой электроцентрали, то теплотехнически более выгодным будет первый, так как отсутствуют потери на передачу и трансформацию энергии. В случае же гидроэлектроцентрали естественно теплотехническая выгодность на стороне электровозов. Примечание А. А. Чиркова. .

Благодаря ничтожно малым расходам воды турболокомотив высокого давления имеет особое значение для стран, бедных водой. Южная Африка для обслуживания своих пустынных дорог имеет поршневые локомотивы с большими запасами воды, являющимися следовательно мёртвым весом. СССР для обслуживания своих безводных степей был вынужден развивать тепловозостроение. Новый турболокомотив с отоплением углём, угольной пылью или нефтью для этих стран мог иметь серьёзное значение. Если он и не достиг термического коэффициента полезного действия дизель-локомотива, зато превзошёл его своей малой построечной стоимостью и возможностью увеличения мощности.

Турбовоз T18—1002 с размерами. Вид сбоку.

Разрез турбовоза T18—1002 по котлу с размерами (в старом ГОСТе). Вид сбоку.

Локомотив Т18—1002 был доставлен в DRG 13 13 Deutsche Reichsbahn-Gesellschaft – Общество Германских Имперских железных дорог. в марте 1929 г. К 1934 г. локомотив прошел 60000 км. Давление пара было 22,7 ат. Несмотря на более высокое давление в котле, он был менее экономичным, чем локомотив Т18—1001 Круппа.

Турбовоз Маффея был отставлен от работы, когда получил повреждения в результате бомбардировки в 1943 г. Его котёл использовался для испытания предохранительного клапана, пока не был утилизирован в 1961 г.

Паровоз завода Henschel с турбинным бустером на тендере.Использование мятого пара поршневых машин для турбин низкого давления до некоторых пор считалось сложным и практически трудноосуществимым, но позднее французская фирма Rateau применила этот метод для модернизации устаревших паромашинных установок 14 14 Ещё в 1902 г. Рато сделал первые практические применения железо-водяных паровых аккумуляторов в связи с турбинами низкого давления на копях de Bruay, причём установка имела целью использовать выхлопной пар подъёмной машины, работавшей с перерывами, для компенсации которых и потребовались пароаккумуляторы, где колебания давления выхлопного пара получались с 0,9 до 1,15 ат. С той поры такие комбинированные установки получили широкое распространение для утилизации выхлопного пара паровых молотов, прокатных станов, подъёмных рудничных машин и т. д. Одними из ранних комбинаций поршневых машин и паровых турбин низкого давления являются установки на пароходах «Rochambeau» и «L’Olimpic», относящиеся к началу XX в. .