В 1950-1960-х годах начались секретные разработки транспорта, работающею на ядерном топливе. Причины этого явления понятны. Именно в этот период развитие атомных технологий военного и гражданского назначения набирало обороты. Ученые и инженеры стран, обладающих ядерными технологиями, прежде всего СССР и США, активно занимались разработкой проектов атомных подводных лодок и надводных боевых кораблей — крейсеров, авианосцев, а также ледоколов, которые существуют и по сей день.
Велись также и более фантастические разработки, которые не дошли до серийного производства в тот период из-за отсутствия необходимых технологий. Инженеры многих стран мира буквально бредили «атомизацией» всего и вся. Например, корпорация Ford в 1958 г. представила концепцию автомобиля на атомной тяге Ford Nucleon, но ни одной рабочей модели так и не создала.
В 1950-х годах американская компания Lewyt Corp. всерьез подумывала о разработке в помощь домохозяйкам атомного пылесоса. Основатель Lewyt Corp. Алекс Левит полагал, что, учитывая скорость развития технологий, такое устройство должно было появиться на массовом рынке уже к середине 1960-х годов, чего, к счастью для нашего здоровья, не случилось. Представьте, если бы такой пылесос в порыве гнева хозяин выбросил из окна 10-го этажа!
Разрабатывались и строились макетные и экспериментальные модели самолетов, дирижаблей и даже космических кораблей с атомными энергетическими установками. Не обошла эта тема и локомотивостроение — активно проводились расчеты и их эскизное проектирование.
Атомовоз, или атомный локомотив, — локомотив с ядерной силовой установкой (ЯСУ), которая используется в качества независимого источника энергии для работы бортового оборудования и тяговых электродвигателей, обеспечивающих движение локомотива с поездом.
Принцип работы ЯСУ приведен на схеме:
• тепловая энергия образуется в активной зоне ядерного реактора;
• выделившаяся в результате управляемой ядер- ной реакции тепловая энергия нагревает охлаждающую жидкость в контуре охлаждения реактора, превращает ее в пар, который становится радиоактивным («грязным»);
• в теплообменнике тепловая энергия передается теплоносителю второго («чистого») контура, который в виде пара поступает в паровую турбину, вращающую генератор;
• электрическая энергия передается на тяговые электродвигатели, которые совершают механическую работу и создают силу тяги через колесные пары локомотива.
Предпроектные проработки показали ряд обстоятельств, которые в то время не позволили создать локомотив с ЯСУ для существующей железнодорожной колеи шириной 1520 мм.
Во-первых, самое главное — массогабаритные ограничения, связанные с большими размерами ядерных реакторов 1950-х годов, а также высокой массой биологической защиты. ЯСУ пришлось бы изолировать со всех сторон толстым слоем свинца и бетона. Ограничиться стенкой между реактором и кабиной машинистов было невозможно, поскольку это привело бы к поражению смертоносным излучением всего, что находится по сторонам от колеи, под мостами и на проходящих над путями эстакадах. Масса реактора с надежной защитой должна была составлять не более 100-120 т. Габарит, предусмотренный для проектирования локомотивов 1-Т, ограничивает максимальный размер реактора диаметром не более 3200 мм.
Во-вторых, низкая температура теплоносителя водо-водяных реакторов: получаемый в качестве рабочего тела пар с температурой 300-320 °С не позволял применять его на локомотиве из-за низкого КПД паровой турбины, работающей при таких параметрах пара, был необходим другой тип теплоносителя с температурой 600-800 °С, например жидкий металл.
В-третьих, проблемы безопасности эксплуатации, обслуживания и ремонта атомовозов: на тяговом подвижном составе реактор и все его системы испытывают значительные динамические нагрузки, связанные с вибрациями, которые испытывает ходовая часть локомотивов в процессе движения по железнодорожным путям, что требует дополнительных мер по герметизации трубопроводов, обеспечению их усталостной и термической прочности. Кроме того, атомный реактор локомотива должен выдерживать без разрушения активной зоны при аварии многократно увеличенные механические нагрузки. При ремонте активной зоны локомотива персонал необходимо обеспечить надежной радиационной защитой.
В-четвертых, переменный режим работы локомотива, который усложняет регулирование силовой установки, — во избежание перегрева активной зоны отвод тепла из реактора должен быть постоянным.
В-пятых, отсутствие четко сформулированной сферы применения атомовозов — для районов с развитой железнодорожной сетью и коротким плечом оборота применение его было нецелесообразно.
Напрашивался вывод о создании специализированных железнодорожных линий со сверхширокой колеей шириной 4700-6000 мм в малонаселенных северных регионах СССР с богатыми залежами полезных ископаемых, на Дальнем Востоке и Центральной Азии, где электрификация железнодорожных линий не всегда целесообразна.
Исходя из этих конструктивных особенностей ЯСУ того времени в середине 1950-х годов в СССР было целесообразно проектировать сверхмощные атомовозы для работы на сверхширокой колее. Предполагалось что средний вес поезда для такой колеи составит до 600 тыс. т.
Считалось также, что от создания железных дорог со сверхширокой колеей выиграют не только грузоотправители и грузополучатели, но и пассажиры. В пассажирских вагонах с увеличенным в несколько раз объемом внутренних помещений можно было создать уровень комфорта, сопоставимый с речными и океанскими лайнерами, обеспечив максимально удобные условия для длительных путешествий по необъятным просторам СССР.
Изначально в Советском Союзе строились железные дороги с наибольшими габаритными возможностями. Если в Западной Европе максимально допустимая нагрузка на 1 м пути равна 6 т, в США на большей части магистралей — 8,5-9,0 т, то в СССР это значение может достигать 12 т.
Исходя из этих возможностей один из проектов предусматривал следующую модернизацию путевой инфраструктуры, адаптированную для работы атомовозов: на двухпутных участках железных дорогах снять по два внутренних рельса. Оставшиеся внешние рельсы образовали бы собой колею шириной около 6 м. Под вагоны увеличенных габаритов были спроектированы и путевые сооружения (мосты, тоннели, контактная сеть). Также существовал определенный запас для пропуска негабаритных грузов. Но все это не было рассчитано на предполагаемые гигантские размеры атомных локомотивов и вагонов, которые могли бы ездить по сверхширокой колее. Достаточно оценить возможный объем и вес такого подвижного состава, станет понятно, что при полной загрузке (даже при наличии восьми осей) нагрузка на 1 м пути составит десятки тонн.
Стало очевидно, что для атомного мегапоезда пришлось бы не просто накладывать более широкую колею, а заново просчитывать и создавать всю инфраструктуру. В итоге по техническим и экономическим соображениям идея создания одной широкой колеи из двух стандартных была отклонена. В архивах остались эскизы и предпроектиые проработки.
Однако, как минимум, два проекта с применением железнодорожной сверхширокой колеи были реализованны в СССР во второй половине XX в., которые себя вполне оправдали. Причем один из них и сегодня достаточно коммерчески успешен. Речь идет о судоподъемнике Красноярской ГЭС.
При проектировании плотины Красноярской ГЭС высотой 104 м встал вопрос о сохранении возможности судоходства по реке Енисей. Когда провели расчеты, оказалось, что строительство судоходных шлюзов невыгодно из-за большого перепада высот — в случае строительства цепочка шлюзов растянулась бы почти до Красноярска (40 км от плотины ГЭС).
Было принято решение о строительстве сухопутной транспортной системы, способной транспортировать речные суда в передвижном доке (стойло для корабля). В 1963 г. в СССР началось проектирование, а в 1976 г. построена и введена в эксплуатацию сверхширококолейная железная дорога протяженностью 1,5 км с шириной колеи 9000 мм — судоподъемник Красноярской ГЭС, который поднимает судно на высоту 104 м, чтобы «перебросить» его через плотину гидроэлектростанции.
Несмотря на свою весьма небольшую протяженность, дорога имеет почти все атрибуты настоящей полномасштабной железной дороги: железнодорожную колею, поворотный круг, переезд-путепровод. Подъемник (аналог локомотива и поезда одновременно) представляет собой платформу, перемещающуюся по рельсовому пути с шириной колеи 9 м и имеющую тяговую зубчатую передачу.
Каждый рельс колеи опирается на отдельную эстакаду. Тяговые усилия для передвижения камеры по судовозным путям создаются с помощью 156 радиально-поршневых сурдомоторов мощностью по 75 кВт каждый. Вес этого «суперлокомотива» (платформы с судовозной камерой без воды) — 4500 т.
Для погрузки судна в подъемник платфорхма опускается ниже уровня воды нижнего бьефа гидростанции. Судовозная камера (мобильный док) заполняется водой. Готовое к транспортировке судно (массой до 1500 т, габаритами 78 х 15 м и осадкой до 1,9 м) заходит в шлюз судовозной камеры, шлюз закрывается, и подъемник с судном со скоростью 1,2 км/ч (20 м/мин) начинают свое почти двухчасовое путешествие наверх. В верхней точке маршрута локомотив-док вместе с судном заезжает на поворотный круг, который перемещает его на другую колею, но которой он опускается ниже уровня воды верхнего бьефа плотины, после чего судно может покинуть подъемник.
Управление этой короткой мегадорогой осуществляется из диспетчерской башни, построенной в ее верхней точке в непосредственной близости от поворотного круга.
Регулярно пользуются красноярским судоподъемником не только суда Енисейского речного пароходства (для перевозки грузов), но и ежегодно более 400 частных владельцев скоростных яхт и катеров для переброски их в Красноярское море.
Еще одной железной дорогой со сверхширокой колеей, успешно действовавшей во времена СССР, был технологический путь от цеха сборки до стартовой позиции, построенный на космодроме Байконур для транспортировки лунной ракеты носителя Н-1, а позднее ракеты-носителя «Энергия», предназначенной для вывода на околоземную орбиту кораблей многоразового использования «Буран».
Сверхширокий путь протяженностью 19 км пред¬ставлял собой две параллельных железнодорожных колеи шириной 1520 мм, разнесенных на расстояние 18 м друг от друга. В качестве поезда использовался специальный транспортировщик ракеты-носителя, оборудованный механизмом подъема ракеты в вер¬тикальное положение и установки ее на старто¬вый стол. Для перемещения этого огромного тран¬спортировщика (своеобразного грузового вагона) применялись два двухсекционных магистральных тепловоза типа ТЭЗ. Специально разработанная система управления локомотивами обеспечивала максимальную синхронность их движения.
Поддержите канал-поставьте лайк