В 1955 г. Коломенскому тепловозостроительному заводу им. В. В. Куйбышева было поручено спроектировать и построить первый отечественный грузовой газотурбовоз. Предполагалось, что локомотив будет двухсекционным общей мощностью двигателей 7000 л.с. с однокабинным исполнением каждой секции. На заводе было создано специальное конструкторское бюро и производственно-экспериментальная база. Коллектив завода выполнил проектирование и постройку ГТД в содружестве с МВТУ им. Баумана и предприятиями авиационной промышленности. Ставилась задача создания простейшей и надёжной силовой установки. Была выбрана одновальная схема двигателя без регенерации тепла с умеренными даже по тому времени термодинамическими параметрами: температура газов перед турбиной 727°С, степень повышения давления 5,8. В результате даже расчётный к.п.д. двигателя на номинальном режиме ожидался 20—21%1, а локомотива — 16—17%. Частота вращения вала турбокомпрессора — 8500 об/мин; число ступеней турбины — 4; число ступеней осевого компрессора — 12; число камер сгорания — 6.
В конце 1959 г. был построен первый опытный газотурбовоз Г1—01. Локомотив выполнен в однокабинном кузове на двух трёхосных тележках; все оси обмоторены, т. е. имели тяговые электродвигатели. Газотурбовоз имел три отсека. В переднем расположена кабина машиниста и высоковольтная камера. Средний отсек являлся основным машинным отделением. В нём на общей раме установлены главные агрегаты силовой установки локомотива: газотурбинный двигатель, редуктор, электрические генераторы постоянного тока. В последнем, третьем отсеке расположено вспомогательное оборудование локомотива: маневровый дизель мощностью 220 л.с. с генератором постоянного тока, тормозной компрессор, отопительный водяной котёл для подогрева топлива, бак дизельного топлива и др. Топливный бак, вмещающий 9,5 т основного тяжёлого топлива, размещён под рамой локомотива между тележками. В течение 1960—1961 гг. газотурбовоз Г1—01 был подвергнут тщательным испытаниям. Коломенским заводом совместно с ЦНИИ МПС1 и МВТУ им. Баумана проводились реостатные испытания, пробные поездки с поездами, наладочный пробег локомотива на экспериментальном кольце ЦНИИ МПС.
В начале 1962 г. газотурбовоз был направлен в депо Кочетовка Юго-Восточной дороги для опытной эксплуатации. К концу года он совершил с поездами свыше 20000 км пробега; общий пробег локомотива с учётом испытаний достиг 30000 км. Газотурбовоз показал хорошие эксплуатационные качества и надёжную работу в летних и зимних условиях. На основе положительных результатов эксплуатации газотурбовоза Г1—01 было принято решение о постройке ещё нескольких таких локомотивов. Вместе с тем оказалось нецелесообразным вновь изготавливать кузов, экипажную часть, электрическое и вспомогательное оборудование локомотивов по типу Г1—01. Было решено использовать серийно выпускаемые Коломенским заводом пассажирские тепловозы ТЭП60, заменив в них дизель на ГТД. Правда, это влекло за собой некоторое недоиспользование мощности газотурбинного двигателя (3500 л.с.), так как дизель и соответственно передача тепловозов ТЭП60 имеют мощность 3000 л.с. В 1964 г. были построены два пассажирских газотурбовоза ГП1— 0001 и ГП1—0002. Помимо того, что локомотив стал двухкабинным, в отличие от Г1—01 на нём установлен дизель мощностью 400 л.с. с режимом непрерывной работы.
В депо Кочетовка газотурбовоз Г1—01 устойчиво по графику водил грузовые составы массой 2200—2800 т, причём даже на самых трудных участках — затяжных 8—9‰-ных подъёмах выдерживалась скорость не ниже 35—40 км/ч; большинство поездок проходило с опережением графика. Уже можно было говорить об эксплуатационных расходах топлива и смазки.
Ярко выразилась зависимость расхода топлива от веса состава, т. е. нагрузок локомотива; при полновесных составах расход топлива газотурбовозом на измеритель в 2—2,2 раза превосходил расход топлива тепловозами ТЭЗ, работавшими на том же участке. Это соответствовало энергетическим возможностям локомотива. В отдельных поездках расход смазки ГТД в 7— 10 раз был меньше, чем у тепловозного дизеля. Газотурбовоз Г1—01 в течение 1961 —1965 гг. совершил пробег около 60 тыс. км. С постройкой пассажирских газотурбовозов ГП1 возник вопрос о выделении специализированного депо, в котором можно было бы наладить систематическую эксплуатацию и ремонт первых отечественных газотурбинных локомотивов. В качестве такого депо было выбрано бывшее паровозное депо Льгов Курского отделения Московской дороги. Депо имело возможность эксплуатировать газотурбовозы на различных тяговых участках меридионального и широтного ходов, было достаточно близко расположено к Коломенскому заводу и к исследовательским организациям. Осенью 1965 г. в депо Льгов начал эксплуатационную работу газотурбовоз Г1—01, пассажирские газотурбовозы поступили туда после наладочных тяговых испытаний на экспериментальном кольце ЦНИИ МПС. За более пяти лет работы газотурбовозов в депо Льгов они пробежали с поездами свыше 600 тыс. км. Важнейший итог пятилетней эксплуатации газотурбовозов несомненно тот, что ГТД — высоконадёжные машины, вполне удовлетворяющие требованиям локомотивной службы. Первые же образцы газотурбовозов успешно зарекомендовали себя в эксплуатации. Это, однако, не значит, что за 5 лет не было неисправностей, поломок различных элементов силовых установок, простоев и ремонта двигателей. Конечно, были. Но они были связаны не с какими-либо принципиальными недостатками конструкции, а с некоторыми неудачными техническими решениями отдельных узлов, ошибками при эксплуатации и т. д. Значительное число неисправностей имели вспомогательные устройства двигателей (система регулирования, масляная, топливная системы), электрооборудование и вспомогательные агрегаты локомотива. Опыт эксплуатации, в частности, указал на нецелесообразность схемы силовой установки газотурбовоза с постоянно работающим дизелем, как это выполнено на пассажирских машинах. Наиболее часто сменяемым элементом ГТД являлась жаровая труба камеры сгорания. Средний срок службы жаровых труб в депо Льгов составил 1800 ч, что близко к заданному (2000 ч). Смена жаровой трубы осуществлялась в течение 1—2 ч. Благодаря простоте конструкции и малым весам деталей и узлов ГТД легко поддаётся разборке, осмотру и ремонту даже в депо, не имеющем специального оборудования. Замена и ремонт подшипников, камер сгорания, смена отдельных лопаток (без балансировки ротора), разборка, сборка и центровка турбомашин свободно осуществлялись силами слесарей, ранее производивших только ремонт паровозов. При наличии в депо балансировочного станка была бы возможна и полная смена лопаток турбин и компрессоров.
На газотурбовозах успешно использовалось относительно тяжёлое жидкое топливо — дистиллят (ГОСТ 10433—63), получаемый в результате за-медленного коксования остаточных нефтепродуктов в процессе изготовления металлургического кокса. Это топливо содержит 2,5—3% серы, имеет высокую вязкость, температуру застывания и вспышки, повышенное со держание золы, механических примесей, тяжёлых углеводородов. Дистиллятное топливо более чем вдвое дешевле малосернистого дизельного. В газотурбинных двигателях успешно сжигались дистилляты с содержанием воды до 1%; на стенде камер сгорания ЦНИИ МПС и Коломенского завода получены обнадёживающие результаты по сжиганию моторных топлив, облегчённых мазутов и сырой нефти. Несмотря на использование тяжёлых сернистых топлив, содержащих к тому же значительное количество ванадия, состояние поверхностей рабочих лопаток турбин было вполне удовлетворительным. Естественно, что большой интерес представляют экономические топливные показатели работы газотурбовозов. Экономичность одновального газотурбинного двигателя резко падает с уменьшением потребляемой мощности. Поэтому в эксплуатации была обнаружена очень сильная зависимость расхода топлива на измеритель от нагрузки, т. е. от степени использования мощности двигателей. Следует отметить, что в депо Кочетовка наряду с опытными поездками при различных весах поездов удалось организовать эксплуатацию газотурбовоза Г1—01 с режимами, достаточно близкими к расчётным (масса поезда 2700—2900 т). В депо Льгов эта задача оказалась значительно сложнее. Так как в графиковую работу с прикрепленными бригадами было необходимо включить два пассажирских и один грузовой газотурбовоз, были вынуждены все локомотивы перевести на обслуживание пассажирских поездов на участке Курск — Льгов — Конотоп.
В результате коэффициент использования мощности (отношение средней мощности за поездку, с учётом холостого хода, к номинальной) оказался крайне низким. Отдельные поездки со скорыми поездами на участке Конотоп — Киев дали значительно лучшее использование мощности газотурбинных двигателей. Опытная эксплуатация этих локомотивов показала, что по расходу топлива они более чем в два раза превосходили тепловозы аналогичной мощности. К.п.д выпускаемых в то время газотурбинных двигателей был низким (около 15%), в результате чего стоимость потребляемого ими топлива была сопоставима с тепловозами, но запас топлива расходовался быстрее. При этом газовые турбины были значительно дороже дизельных двигателей в производстве, а из-за использования низкокачественного топлива быстро загрязнялись и требовали частого ремонта. К этому времени уже было освоено производство достаточно мощных дизельных двигателей, поэтому в дальнейшем газотурбовозы в СССР не выпускались и работы по их созданию были прекращены. Опыт эксплуатации первых отечественных газотурбовозов использован при дальнейших разработках более мощных и более совершенных газотурбинных локомотивов.
Поддержите канал-поставьте лайк.