Бестопочные паровозы использовали там, где были нежелательны огонь и дым — в тоннелях, на пожароопасных производствах (бумажные фабрики, нефтеперегонные заводы) и т.п. Такой паровоз не имел топки для сжигания угля/нефти, а вместо этого оборудовался теплоизолированным котлом-аккумулятором.
(из петербургского музея железных дорог России)
Перед началом работы бестопочного паровоза котел его на 60-70% заполняли водой, а затем через специальный патрубок подавали в него пар от стационарной котельной установки.
Спереди, надо полагать, как раз клапан для заправки:
Пар нагревал воду, и когда ее температура достигала точки кипения, т.е. давление в котле становилось равным давлению стационарного котла, паровоз оказывался готовым к действию. При пуске пара в цилиндры давление пара в котле постепенно понижалось, а вода продолжала кипеть; с понижением давления уменьшалась и температура кипения воды.
Бестопочные паровозы могли работать от заправки до заправки 4-6 часов.
Для увеличения времени автономной работы шли на разные хитрости. Например, одновременно с зарядкой паром котла-аккумулятора заполняли сжатым воздухом специальные резервуары для работы вспомогательных агрегатов паровоза.
Более интересное средство для продления работы придумали еще в XIX веке. Отработанный в цилиндрах пар не выбрасывался в атмосферу, а конденсировался в отдельном баке, который окружал котел. В баке находилась каустическая сода (она же гидроксид натрия, едкий натр, NaOH).
Известно, что процесс растворения некоторых веществ в воде сопровождается выделением теплоты; каустическая сода как раз из таких. Теплота растворения передавалась воде в котле и увеличивала пробег паровоза без подзарядки.
Бестопочный паровоз Honigmann'а предположительно для Сен-Готардского тоннеля (1885). Голубое — вода в котле, розовое — раствор каустической соды:
На соде работали паровые трамваи в Ахене
и Миннеаполисе
После использования раствор соды восстанавливали до исходной концентрации путем кипячения или пропусканием через него пара.
Теплотворная способность каустической соды не так чтобы очень велика, но заметна: 30 кг сухого гидроксида натрия эквивалентны 1 литру бензина (на самом деле меньше — в зависимости от концентрации раствора, температуры и т.д.). Пишут, что ахенский трамвай возил на себе около тонны соды.
Системе пророчили большое будущее, в частности, на подводных лодках. Ведь есть вещества, которые при смешивании с водой выделяют еще больше теплоты — серная кислота, например. Однако опасность иметь под боком несколько тонн горячей щелочи/кислоты перевесила все остальное. Не взлетело.
Источники: Раков Р.А. «Локомотивы отечественных железных дорог» & Сайт
Оригинал статьи на Хабре (2018 год)
К лучшим публикациям на Хабре за сутки