Теплопаровозы

Поезда - Экспериментальные типы локомотивов

Применение на локомотивах в качестве источника механической энергии двигателя внутреннего сгорания позволяет благодаря его высокому коэффициенту полезного действия наиболее экономично использовать жидкое топливо. Вместе с тем двигатель внутреннего сгорания не может прийти в действие при неподвижных поршнях и совершать работу при низких скоростях их перемещения. Это является одной из причин того, что локомотивы с двигателями внутреннего сгорания должны иметь промежуточную передачу между дизелем и колесными парами, например электрическую, гидравлическую или механическую, что увеличивает стоимость локомотива и требует дополнительного ремонта. Стремясь к упрощению и удешевлению тепловоза, многие инженеры искали решения в создании двигателя внутреннего сгорания с непосредственной передачей на движущие колеса. Попытками создания такого тепловоза являлись проекты профессора В.И. Гриневецкого, инженеров А.И. Липеца, И.Ф. Ядова, Г.К. Хлебникова, а также работы М.И. Пригоровскего и ряда других.

В своих проектах И.Ф. Ядов предусматривал разгон локомотива паром, а дальнейшую работу намечал производить при помощи пара и продуктов сгорания топлива, причем вода, охлаждающая стенки двигателя, должна была поступать в котел; паровые цилиндры намечено было расположить снаружи боковин рамы, а цилиндр дизеля установить с большим наклоном, связав его поршень шатуном с коленом средней части оси ведущей колесной пары.

М. И. Пригоровский предлагал осуществлять разгон локомотива путем питания его машин сжатым воздухом, а скорость движения изменять регулированием давления в цилиндрах в конце сжатия посредством декомпрессии (выпуска воздуха в процессе сжатия), а также регулированием продолжительности сгорания топлива в цилиндрах.

Проектом инженера Г.К. Хлебникова разгон предполагалось осуществлять также сжатым воздухом, регулирование мощности - изменением подачи топлива и количества наддувочного воздуха, а для уменьшения степени сжатия при трогании намечалось устройство дополнительных камер у цилиндров двигателей; при этом объем камер мог изменяться по воле машиниста.

В последних двух проектах для получения сжатого воздуха на тепловозе предусматривалась специальная дизель-компрессорная установка, а для воспламенения топлива при пониженном давлении сжатия - специальные запальники.

В 1926 г. завод Ансальдо в Генуе построил тепловоз непосредственного действия типа 2-3-1 с щестицилиндровым двигателем Юнкерса с разбегающимися поршнями. В 1928 г. английский завод Китсон в Лидсе построил тепловоз типа 1-3-1 с котлом Стилла. У тепловоза Ансальдо трогание и первоначальный разгон осуществлялись сжатым воздухом из баллонов, для чего устанавливались машины, подобные паровозным; у тепловоза Китсон - Стилла трогание и разгон производились паром, получаемым от небольшого котла паровозного типа. При достижении тепловозом скорости, при которой становилось возможным самовоспламенение топлива в цилиндрах, двигатель начинал работать по циклу Дизеля.

Опытные тепловозы оказались неудачными; при переходе машин на работу по циклу Дизеля происходили резкие взрывы, не хватало воздуха или пара на разгон и т. д.

В 1935 г. студент Московского электромеханического института инженеров транспорта Л.М. Майзель предложил построить локомотив, сочетающий в себе тепловоз непосредственного действия и паровоз. Паровая машина в этом локомотиве должна была использоваться не только при разгоне, но и при дальнейшем следовании, причем работать одновременно с двигателем внутреннего сгорания. Вторая особенность предложения Л.М. Майзеля заключалась в использовании одного и того же цилиндра, как для цикла паровой машины, так и для цикла двигателя внутреннего сгорания.

Новый локомотив Л.М. Майзель назвал теплопаровозом, т. е. дал ему наименование, сочетающее в себе понятия тепловоз и паровоз. Строго говоря, теплопаровоз нельзя отнести ни к паровозу, ни к тепловозу, так как при этом будет характеризоваться лишь одна сторона этого локомотива.

Сочетание паровой машины и двигателя внутреннего сгорания в одном локомотиве должно было позволить производить неограниченное количество пусков теплопаровоза и получить хорошую тяговую характеристику. На низких скоростях, когда мощность локомотива ограничивается сцепным весом, должна была работать паровая машина, а дальше, когда у паровоза мощность ограничивается паропроизводительностью котла, у теплопаровоза одновременное паром в той же машине должны были начинать работать газы от сгорания топлива. Предполагалось, что такое сочетание значительно повысит общую мощность локомотива и сделает теплопаровоз более экономичной машиной по сравнению с паровозом, особенно при эксплуатации с высокими скоростями, позволяющими длительно использовать более мощный двигатель внутреннего сгорания. В отличие от тепловоза Китсон - Стилла, котел теплопаровоза должен был использоваться не только как пусковой баллон, но и как постоянный источник энергии параллельно с дизелем (аналогично проекту И.Ф. Ядова).

Считалось, что теплопаровоз благодаря работе не только котла, но и дизеля сможет делать значительные пробеги между наборами воды, топлива и промывками котла, превышающие в несколько раз соответствующие пробеги паровозов. Одно из преимуществ теплопаровоза перед тепловозом виделось в том, что он мог быть более легко освоен в эксплуатации работниками паровозных депо, чем тепловоз с электрической передачей.

После рассмотрения предложения инженера Л.М. Майзеля в научно-техническом совете НКПС было поручено Научно-исследовательскому институту железнодорожного транспорта сделать технический проект теплопаровоза. На основе разработок института Ворошиловградский 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 заходе и грузового на Коломенском машиностроительном.