Железнодорожный транспорт. Первые локомотивы и современные поезда - Александр Алексеевич Прасол

Однако у локомотива наблюдались повышенные утечки пара, и он был отправлен на завод для доработки. Начавшаяся в 1941 году война помешала закончить работы и над этим локомотивом.

В 1940 г. завод по приказу НКТМ и НКПС приступил к разработке товарного теплопаровоза типа 1–5–1, у которого принцип машины был такой же, как у пассажирского. Тяговые характеристики этого локомотива должны были соответствовать таковым у паровоза «ФД», т. е. мощность теплопаровоза на ободе колес, при скорости 85 км/ч должна быть не ниже 3000 л. с. При этом общий КПД теплопаровоза на скорости 25 км/ч и при расчетной силе тяги должен быть не менее 10 %, а при скорости 60 км/ч не ниже 14 %.

В 1945 г. ВПЗ построил новый теплопаровоз № 8001, в котором учитывался опыт эксплуатации первой модели. Однако этот локомотив стал последней попыткой объединения паровой машины и дизеля в одном цилиндре. Теплопаровоз утратил преимущества паровоза, такие как простота конструкции, надежность в эксплуатации и многотопливность, но при этом не приобрел достоинств тепловоза. И уже с 1947 года начался выпуск тепловозов, которые были гораздо экономичней теплопаровозов.

Конструктивно тепловоз представляет из себя двигатель внутреннего сгорания, который вырабатывает необходимую для движения энергию. А дальше в зависимости от типа передачи этой энергии непосредственно на колесные пары, тепловозы подразделяются на локомотивы с электропередачей, с гидромеханической и карданной или механической. Наибольшее распространение получили локомотивы серии ТЭ (тепловоз с электрической передачей). Он представляет собою небольшую электростанцию, в которой двигатель раскручивает генератор и вырабатывает электроэнергию. Этот электрический ток передается на тяговые электродвигатели, которые вращаются и через зубчатую передачу крутят колеса. Поезд едет.

У гидромеханических передач крутящий момент от двигателя передается на насос, который нагнетает масло, попадающее на лопатки турбины. И уже с турбины усилие передается на колесные пары.

Каждый из приводов имеет свои достоинства и недостатки. Для электрической передачи нужны мощные генератор и тяговые двигатели. А это электротехническая медь, достаточно дорогой металл. Тяговые электродвигатели оснащаются сложными обмотками, при помощи которых осуществляется управление двигателем. При движении с места важна сила тока, чтобы проворачивать якорь двигателя и тем самым вращать колесную пару. А с набором скорости важно напряжение, подающееся на двигатель. Эти режимы через контроллер машиниста задаются дизель-генераторной установке.

У гидропередачи металла используется меньше, но и мощности такие тепловозы развивают не такие большие. Их, как правило, используют на маневровых локомотивах и пассажирских дизель-поездах.

Для электрической тяги вообще не нужны двигатели внутреннего сгорания. Роль генератора выполняют обычные стационарные электростанции, а необходимый ток передается по линиям электропередачи. Специальная электроподстанция преобразует ток в постоянный или переменный определенной мощности и подает его в контактную сеть. Через токосъемник, который называется пантографом, ток попадает в электровоз и затем поступает на тяговые электродвигатели. Благодаря такой простой принципиальной схеме, электровозы являются на сегодняшний день самыми производительными локомотивами. Кроме того, они практически не оказывают вредного воздействия на окружающую среду. А благодаря современным и мощным электромоторам удалось достичь и высоких скоростей, и большой силы для грузового тяжеловесного движения. Единственное, в чем электротранспорт проигрывает – в автономности. Электровоз намертво привязан к контактной сети, и хотя для маневров у него имеется аккумуляторная батарея, ее мощности недостаточно для тяги поездов.

Тепловая и электрическая тяга обладают коэффициентом полезного действия в несколько раз выше, чем у паровозов. К тому же, даже традиционные дизельные двигатели сегодня выбрасывают в атмосферу гораздо меньше вредных веществ, чем паровой котел.

Одна секция новых магистральных тепловозов или электровозов в два-три раза превышает мощность самых совершенных паровозов. Уже первые серийные тепловозы серии ТЭ по мощности превзошли знаменитые Big Boy, чьи паровые машины могли выдать почти три тысячи лошадиных сил! И весили в три раза меньше! А современным магистральным тепловозам, работающим на дорогах со сложным профилем пути, по плечу тянуть составы весом до десяти и больше тысяч тонн! Чтобы представить, что это значит, достаточно понять, что вес вагона с углем достигает примерно 60–65 тонн. Значит, состав может насчитывать до ста пятидесяти вагонов! Поезд растягивается на несколько километров!

Локомотивный парк Российских железных дорог насчитывает несколько типов подвижного состава. Это магистральные, грузовые и пассажирские тепловозы и электровозы, маневровые локомотивы, пригородные электропоезда, в том числе скоростные типа «Сапсан» и «Ласточка», а также рельсовые автобусы, которые используются на малодеятельных участках.

Как раритет на некоторых линиях можно еще встретить паровую тягу. Ретропоезда ходят на линии Осташков, Рускеала, иногда пассажирские паровозы водят туристические составы по экскурсионным маршрутам. До сих пор пыхтящие старички трудятся в некоторых локомотивных депо или на промышленных предприятиях. И век таких ветеранов перевалил за семьдесят лет!

Есть помимо этих традиционных видов локомотивов и весьма экзотические экземпляры. Скажем, электротепловозы. Они имеют комбинированную силовую установку. При движении по электрифицированному участку такие локомотивы получают энергию из контактной сети, а вне ее запускается дизель-генератор. Двойная выгода, хотя в этом случае конструкция электротепловоза немного усложняется.

В шахтах или в помещениях цехов, где существуют условия повышенной взрывоопасности и исключается применение как электродвигателей, так и двигателей внутреннего сгорания, применяются гировозы – машины, у которых нет собственного двигателя, а источником энергии служит раскрученный массивный маховик. Гироприводы широко используются в технике в самом разном качестве. Самый примитивный прибор, работающий на гироэффекте, который знает каждый ребенок, – обыкновенный волчок. Раскрученная игрушка устойчиво вращается, при этом издает звуки от вмонтированных свистков. Более совершенным устройством является гирокомпас. В отличие от обыкновенного магнитного компаса, на гирокомпас не действуют магнитные поля, ему не страшны вращения в любой плоскости. Гирокомпас работает на судах и подводных лодках, позволяя субмаринам ориентироваться на морских просторах. Не случайно такие устройства можно встретить даже в космосе!

Для взрывоопасных условий созданы и пневматические локомотивы, которые движутся за счет энергии сжатого воздуха, находящегося в резервуарах высокого давления. Как тут не вспомнить наш старый добрый «духоход», о котором уже было рассказано. Воистину, нет ничего нового под Луной!

Глава 7

Ломая стереотипы: тяга уходит от пара

Посмотрите на географическую карту мира: она опутана сеткой железных дорог. И хотя это кружево распределено по поверхности планеты очень неравномерно, наиболее развитые страны и промышленные районы имеют большое железнодорожное сообщение. Однако протяженность электрифицированных железных дорог во всем мире достигает 200 тыс. км, что составляет примерно 20 % их длины. Наиболее грузонапряженные линии, горные участки с крутыми подъемами и многочисленными кривыми