Первый турбинный локомотив «Ljunström», изобретённый шведским инженером, был построен в 1921 году и добился определённых успехов на шведских железных дорогах. Аналогичный локомотив был построен в 1924 году в Великобритании. Передача от турбины к ведущим осям осуществлялась с помощью тройной передачи. При скорости 120 км/ч турбина совершала 10 500 оборотов в минут.
Время от времени конструкторы локомотивов, как в Великобритании, так и в других странах, предпринимали попытки отойти от традиционной конструкции локомотивов в поисках большей эффективности - то есть, лучше использовать энергию, вырабатываемую при сгорании топлива на колосниковой решетке. Нельзя отрицать, что с точки зрения тепловой эффективности паровоз в его обычном виде является неэффективным тепловым двигателем. В течение всего срока его ежедневной эксплуатации общая тепловая эффективность среднего паровоза не превышает даже в современных конструкциях и условиях испытаний семи процентов. Иными словами, из каждых ста единиц энергии, вырабатываемой при сжигании топлива в топке, девяносто три единицы расходуются на различные цели, и только оставшиеся семь используются для передвижения поезда.
Неудивительно, что одним из первых направлений, к которому обратились экспериментаторы, чтобы преодолеть трудности, связанные с выбросом пара в атмосферу, было использование турбин вместо обычного возвратно-поступательного движения. Если турбинное движение сочетается с использованием конденсатора, то отработанный пар со всем его теплом задерживается, а не выбрасывается в атмосферу. Более того, частичное разрежение, возникающее в результате конденсации, повышает эффективность самой турбины, так что получается
двойная выгода.
Первый британский турбинный эксперимент был проведён в 1910 году компанией North British Locomotive Company, а двигатель был разработан совместно Хью Рейдом и У. М. Рамзи.
Были добавлены турбинные динамо-машины, которые вырабатывали ток, используемый для движения локомотива с помощью
электродвигателей. Два конца рамы опирались на восьмиколёсные тележки. Тяга обеспечивалась четырьмя тяговыми двигателями с последовательным замыканием, якоря которых были установлены на ведущих осях, по два на каждой тележке.
На одном конце рамы располагался котёл локомотивного типа, а на другом — конденсатор. Перегретый пар из котла использовался в турбине
импульсного типа, работавшей со скоростью 3000 оборотов в минуту и соединённой с генератором постоянного тока с переменным напряжением, который вырабатывал ток напряжением от 200 до 600 вольт. Испытания турбо-электрического локомотива Reid-Ramsay проводились на Каледонской и Северо-Британской железных дорогах, но о том, что произошло, известно мало.
Затем появился второй турбо-конденсационный локомотив с электрической трансмиссией, в производстве которого снова участвовал Рамзи. Он был построен компанией Armstrong, Whitworth & Company в 1921 году. Его конструкция во многом была схожа с конструкцией только что описанного двигателя. Он также был установлен на двух группах по четыре оси, которые в этом примере были соединены вместе. Котел снова находился на одном конце шасси, а конденсатор - на другом. Главная турбина была многокаскадной с импульсным давлением, соединенной с трехфазнымгенератором, который, как и раньше, подавал ток на четыре двигателя общей мощностью 1100 лошадиных сил. Общий вес локомотива составлял 131 тонн.
Более поздние эксперименты обошлись без электрической передачи. Красивым экспонатом на выставке "Уэмбли" в 1924 году был паровоз с редуктором Reid-MacLeod, построенный Северобританской локомотивной компанией. Это были составные локомотивы с рамой исключительной длины, установленной, как и прежде, на двух восьмиколесных тележках. Турбины были установлены на рамах тележек, турбина низкого давления приводила в движение переднюю тележку через редуктор, а турбина высокого давления приводила в движение заднюю тележку. Обычно двигатель проектировался так, чтобы работать с ведущим конденсатором и дымовой трубой на заднем конце.
Тем временем в Швеции инженер по имени Ф. Люнгстрем провёл несколько многообещающих экспериментов, которые привели к созданию в 1921 году конденсирующего турбо-локомотива необычной конструкции.
Он состоял из двух сцепленных между собой транспортных средств: на первом был установлен котёл, а на втором — конденсатор, но турбины, расположенные между ними, приводили в движение ведущую группу колёс под конденсатором. У паровоза была тележка спереди и группа из трёх осей,
на которых располагался топка; затем шла группа из трёх ведущих осей, приводимых в движение редуктором, и ещё одна пара колёс в задней части, которая использовалась для движения задним ходом. При 9200 оборотах в минуту главная турбина развивала мощность 1800 лошадиных сил. Этот локомотив успешно работал на шведских железных дорогах, в том числе на скорости 96 км/ч с составом весом 475 тонн, и ему также приписывают достижение общей тепловой эффективности 14,7%. Но в Швеции больше не было локомотивов такого типа.
Этот очевидный успех побудил известную британскую фирму Beyer, Peacock & Company построить локомотив аналогичного типа по патентам Юнгстрема. Это было завершено в 1926 году и в течение нескольких месяцев эксплуатировалось в Мидлендском подразделении LMS. Передача от турбин к ведущим осям осуществлялась с помощью тройной понижающей передачи. При скорости 120 км/ч турбина совершала 10500 оборотов в минуту, а максимальное тяговое усилие, развиваемое на дышле, составляло 18 тонн. В рабочем состоянии локомотив весил 143 т. Он оказался вполне пригодным для работы на Мидлендской железной дороге с более тяжёлыми грузами, чем те, которые перевозились составными локомотивами 4-4-0, обычно использовавшимися в то время. Но расход угля не сократился, и без преимущества в виде более высокой тепловой эффективности дополнительные затраты на строительство не могли быть оправданы. В 1935 году был проведён совершенно новый эксперимент с британской турбиной, в котором не использовались ни электрическая передача, ни конденсационное оборудование. Это был паровоз № 6202 Лондонской, Мидлендской и Шотландской железной дороги, построенный по совместному проекту мистера У. А. Стэнье, главного инженера-механика Лондонской, Мидлендской и Шотландской железной дороги, и компании Metropolitan-Vickers, которая поставляла турбинное оборудование.
Продолжение следует…
Поддержите канал-поставьте лайк.