После рассмотрения предложения инженера Л. М. Майзеля в Научно-техническом совете НКПС Научно-исследовательскому институту железнодорожного транспорта было поручено сделать технический проект теплопаровоза. На основе разработок института Воро- шиловградский паровозостроительный завод получил задание на проектирование пассажирского теплопаровоза, а на Пролетарском паровозоремонтном заводе в Ленинграде было создано особое бюро по рабочему проектированию переделки паровоза типа 2―3―0 серии К в теплопаровоз. Когда были готовы проекты, переделку паровоза серии К в теплопаровоз отменили из-за сложности проекта. В 1939 г. было принято решение о постройке двух теплопаровозов – пассажирского на Ворошиловградском паровозостроительном заводе и грузового на Коломенском машиностроительном. НКПС выдало Ворошиловградскому паровозостроительному заводу им. Октябрьской революции задание на проектирование и сооружение пассажирского теплопаровоза, предусматривающее, что новый локомотив по своим тяговым качествам должен быть эквивалентен паровозу типа 1―4―2 серии ИС, иметь четыре сцепных оси и развивать наибольшую суммарную мощность дизельной и паровой машины 3000 – 3500 л.с. Сравнительные расчёты расхода топлива при ведении состава массой 850 т от Москвы до Харькова пассажирским теплопаровозом и паровозом ИС показали, что расход топлива теплопаровозом должен составлять в денежном выражении 44% денежного расхода на топливо паровозом. Машина с разбегающимися поршнями и отбойными валами, обладая свойствами хорошей уравновешенности, допускает увеличение статической нагрузки на сцепную ось до 24,5 тс. При таких нагрузках оказалось возможным применить для пассажирского теплопаровоза мощностью 3500 л.с. осевую формулу 1—4—1. Конструкторское бюро Ворошиловградского паровозостроительного завода под руководством инженеров А. С. Близнянского, Д. В. Львова и П. А. Сороки при участии инженера Л. М. Майзеля спроектировало такой теплопаровоз типа 1—4—1. В отличие от теплопаровоза Still-Kitson, котёл теплопаровоза Л. М. Майзеля должен был использоваться не только как пусковой баллон, но и как постоянный источник энергии параллельно с дизелем (аналогично проектам И. Ф. Ядова и Гильдебранда). Постройка теплопаровоза началась на Ворошиловградском паровозостроительном заводе в конце июня (по другим данным в начале июля) 1939 г., и через три месяца новый локомотив, получивший порядковый заводской номер 8000, был готов. Это единственный теплопаровоз, поступивший в эксплуатацию на железные дороги СССР. Пассажирский теплопаровоз типа 1—4—1 «Сталинец» являлся новым типом экономичного локомотива, который при относительной своей простоте стал большим шагом вперед в области паровозостроения и, как и все теплопаровозы, представлял собой локомотив, работающий по принципу совмещения паровой машины с двигателем внутреннего сгорания. Пар для паровой машины производился в обычном паровозном котле при сжигании угля; двигатель внутреннего сгорания работал на нефти.
Масса теплопаровоза в рабочем состоянии – 132 т; сцепная масса – 98 т.
Наладочные поездки теплопаровоза проходили на путях завода. В октябре 1939 г. после испытаний на заводских путях теплопаровоз поступил для опытных поездок на Северо-Донецкую дорогу. 18 октября 1939 г. теплопаровоз совершил поездку от Ворошиловграда до станции Кондрашевская и обратно при работающем двигателе внутреннего сгорания. В ноябре 1939 г. опытный теплопаровоз пробежал около 2000 км на различных участках Северо-Донецкой и Южной железных дорог, развивая скорость до 100 – 105 км/ч. Совершая обкатки, теплопаровоз с поездом выдержал на одном из подъёмов скорость 78 км/ч, развив при этом мощность около 3000 л.с. на ободе. Двигатель внутреннего сгорания развивал мощность 1600 –1700 л.с., запроектированная же его мощность при скорости 120 км/ч составляет 2000 л.с., а при скорости 80 км/ч – около 1400 л.с. 7 февраля 1940 г. новый локомотив привёл поезд из Ворошиловграда в Москву и был отправлен на Бутовское экспериментальное кольцо Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта для предварительных испытаний. В 1940 г. теплопаровоз прошёл стадию предварительных испытаний на опытном кольце института, а затем, в 1941 – 1942 гг., проходил эксплуатационные испытания на различных линиях и магистралях дорог Союза ССР. В последующее время он находился в опытной эксплуатации на Октябрьской дороге. Летом 1940 г. теплопаровоз был подвергнут сравнительным тягово-теплотехническим испытаниям с паровозом ИС, так как последний являлся по типу и мощности близким к теплопаровозу. Кроме того, были проведены испытания по воздействию на верхнее строение пути и определению динамических качеств теплопаровоза.
По результатам этих, далеко не полных, испытаний теплопаровоза комиссия отметила, что Ворошиловградским заводом разрешена сложная техническая задача – создание нового локомотива, работающего по принципу совмещения паровой машины с двигателем внутреннего сгорания, и что с технико-экономической точки зрения теплопаровоз удачно сочетает в себе простоту и надёжность паровой машины с двигателем внутреннего сгорания. Осенью 1940 г. теплопаровоз №8000 был отправлен на Ворошиловградский паровозостроительный завод, где предполагалось провести усовершенствование его конструкции и устранить недостатки, отмеченные комиссией по результатам испытаний теплопаровоза. Но так как для этого требовалось изготовить большое количество новых деталей (колёсные пары, цилиндровые блоки, рамы, дышла и т. д.), в результате чего стоимость переделки оказалась бы немногим ниже стоимости постройки нового теплопаровоза, было решено при модернизации ограничиться рядом конструктивных улучшений:
– болтовое крепление концевых частей к средней части блока заменили на сварное;
– изменили конструкцию подшипников отбойных валов, у которых посадочную поверхность сделали шаровой;
– кулачковое парораспределение заменили обычным золотниковым;
– сняли лишние трубопроводы и произвели ещё ряд работ.
Заметно уменьшить нагрузку от колёсных пар на рельсы при переделках не удалось. Выйдя с завода, 20 июня 1941 г. теплопаровоз №8000 прибыл в Москву, проведя по участку Дебальцево – Люблино поезд массой 900 т со скоростью скорого поезда. Расход топлива на 10000 ткм брутто составил за эту поездку 100 кг угля и 20 кг нефти, что примерно в два раза меньше расхода топлива равным по мощности паровозом серии ИС. В таком же соотношении снизился и расход воды. Эта поездка ещё раз подтвердила, что даже первый экземпляр теплопаровоза обладал большими достоинствами в эксплуатации и высокой тепловой экономичностью. 21 июня 1941 г. теплопаровоз сделал рейс с поездом массой 1100 т по Октябрьской железной дороге от Москвы до станции Бологое и обратно. После ряда поездок по Октябрьской дороге теплопаровоз был отправлен на дорогу им. В. В. Куйбышева для эксплуатационной работы с тем, чтобы проверить его конструктивные качества при более длительном сроке службы, а также установить размеры и характер износа деталей. Теплопаровоз провёл с июня 1941 г. до середины 1942 г. 71 поезд массой до 1750 т на одном участке и массой до 1100 т на другом участке при установленной для этого участка норме 1500 т. Расстояние в 252 км теплопаровоз проходил без набора воды и топлива. Двигатель внутреннего сгорания теплопаровоза был переведён с работы моторной нефтью на работу смазочным летним мазутом. Расход угля на 10000 ткм брутто составлял при этом 125 кг (в условном топливе) и летнего смазочного мазута 12 – 15 кг. Перевод с работы паром на внутреннее сгорание вполне надёжно проходил при скорости 20 – 25 км/ч. Эти поездки позволили выявить отдельные мелкие конструктивные недостатки, большинство из которых устранено в депо. После пробега 18000 км прокат бандажей теплопаровоза составлял около 1 мм, суммарный зазор плавающих втулок шатуна – 1,3 мм, подшипника отбойного вала – 0,9 мм, износ цилиндровых втулок – 0,7 мм. Это обеспечивало больший пробег между подъёмками, чем у паровоза. Прокат бандажей после пробега в 30000 км был около 2 мм. Необходимо отметить, что ремонт теплопаровоза в депо, включая промывку и смену цилиндровых втулок, затруднений не вызывал. Это отчасти объясняется тем, что для замены изношенных частей были использованы имевшиеся готовые детали. Весь ремонт в депо по объёму не превышал ремонта мощных паровозов, работающих в аналогичных условиях, несмотря на то, что теплопаровоз являлся первой и на тот момент единственной машиной. В годы Великой Отечественной войны теплопаровоз проходил эксплуатационные испытания, которыми установлено, что коэффициент полезного действия локомотива достигал 11,4%, а возможный пробег без набора воды составлял 350 км. Установлено также, что двигатель внутреннего сгорания теплопаровоза при диаметре колёс 1850 мм принимал нагрузку уже при скорости 12 км/ч. Обычно скорость, при которой включали двигатель внутреннего сгорания, составляла 20 – 25 км/ч. Путь, необходимый для разгона теплопаровоза с поездом до перехода на дизельный цикл, составлял всего 100 – 250 м.
Опытные поездки с теплопаровозом типа 1―4―1 были продолжены в мае 1946 г. на участке Москва – Бологое Октябрьской железной дороги. В процессе эксплуатации теплопаровоза с пассажирскими и грузовыми поездами выявился ряд недостатков этого локомотива. Неудовлетворительная конструкция цилиндрового блока приводила к систематическому образованию трещин в стальной втулке, появление которых выключало из работы двигатель внутреннего сгорания; для устранения этого недостатка требовалось заменить цилиндровый блок блоком новой конструкции. Отсутствие буксовых клиньев делало экипажную часть непригодной для рабочей эксплуатации: требовались разборка всего теплопаровоза и изготовление новых полотен рамы. Неудовлетворительная работа воздуходувки требовала изготовления новой, более мощной и надёжной. Чрезвычайно высокими оказались нагрузки от колёсной пары на рельсы, они превышали 25 тс; этот конструктивный недостаток оказался практически неустранимым.
Опытная эксплуатация теплопаровоза показала также, что, несмотря на возможность включения дизеля в работу при 15 – 20 км/ч, практически реализовать совместную работу паровой машины и дизеля на этих скоростях не представлялось возможным по причине резкого колебания силы тяги. При выключении же двигателя внутреннего сгорания сильно снижалась тепловая экономичность локомотива и возникала опасность остановки поезда вследствие недостаточной паропроизводительности котла. Скорость теплопаровоза при движении по рельсам, имевшим массу 40 – 43 кг/пог. м, из- за высоких нагрузок от колёсных пар на рельсы была ограничена до 70 км/ч. Пассажирский теплопаровоз проработал до 1948 г. Поскольку за этот срок эксплуатации выявился ряд недостатков локомотива, не позволивший продолжить дальнейшие работы по нему, в 1948 г. теплопаровоз был отставлен от работы.
Поддержите канал-поставьте лайк.