WikiDer > Паровоз с паровой турбиной

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Паровоз» – Новости · газеты · книги · ученый · JSTOR (Декабрь 2014 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Ljungström паротурбинный тепловоз с подогревателем (около 1925 г.) (Шведский национальный музей науки и технологий).

А паровоз это паровоз который передает мощность пара на колеса через паровая турбина. Были предприняты многочисленные попытки создать этот тип локомотива, в основном безуспешно. В 1930-х годах этот тип локомотива рассматривался как способ возродить паровую силу и бросить вызов появившимся тогда тепловозам.

Преимущества

• Высокая эффективность на высокой скорости.
• Гораздо меньше движущихся частей, следовательно, потенциально большая надежность.
• Обычные поршневые паровозы дают различную, синусоидальный крутящий момент, что увеличивает вероятность пробуксовки колес при запуске.
• Боковые штоки и клапанный механизм обычных паровозов создают горизонтальные силы, которые невозможно полностью сбалансировать без существенного увеличения вертикальных сил на пути, известных как удар молотком.

Недостатки

• Обычно достигается высокая эффективность Только на высокой скорости (хотя некоторые шведские и британские локомотивы были спроектированы и построены для работы с эффективностью, равной или превосходящей эффективность поршневых двигателей в обычных условиях эксплуатации). Газотурбинные тепловозы были подобные проблемы, а также ряд других трудностей.
• Пиковая эффективность может быть достигнута только в том случае, если турбина выходит в почти вакуум, создаваемый поверхностный конденсатор. Эти устройства тяжелые и громоздкие.
• Турбины могут вращаться только в одном направлении. Реверсивная турбина также должна быть установлена ​​для паротурбинного локомотива с прямым приводом, чтобы иметь возможность двигаться назад.

Методы привода

Есть два способа управления колесами: либо напрямую через шестерни, либо с помощью генератора. тяговые двигатели.

Прямой привод

Аргентина

Маршрут от Тукуман к Санта-Фе в Аргентина проходит через гористую местность с небольшими возможностями для выхода на воду. В 1925 г. шведская фирма NOHAB построил паровоз, похожий на Фредрик Люнгстрёмпервый дизайн. Конденсатор работал неплохо - только 3-4% воды потерялось в пути и только из-за утечки из бака. У локомотива возникли проблемы с надежностью, и его позже заменили поршневым паровозом с конденсатором.

Франция

Были предприняты две попытки в Франция. Одна попытка, Nord Turbine, напоминала LMS Турбомотив как по внешнему виду, так и по механической схеме. Проект был отменен, и вместо него локомотив был построен как составной поршневой паровоз. Вторая попытка, SNCF 232.Q.1, был построен в 1940 году. Необычен он тем, что ведущие колеса не были связаны боковые стержни. Каждая из трех его ведущих осей имела собственную турбину. Он был сильно поврежден немецкими войсками в Вторая Мировая Война и был списан в 1946 году.

Германия

Henschel T38-2555, с тендерной паровой турбиной

Несколько попыток этого типа были сделаны Немецкий локомотивостроители. В 1928 г. Крупп-Zoelly построил редукторный паротурбинный тепловоз. Выхлоп турбины подавался на конденсатор что одновременно сберегает воду и увеличивает тепловой КПД турбины. Тяга для огня создавалась паровым вентилятором в помещении. коптильня. В 1940 году на этот локомотив попала бомба. Его сняли с эксплуатации и не ремонтировали.

Аналогичную машину построил Maffei в 1929 году. Несмотря на наличие котла с более высоким давлением, он был менее эффективен, чем локомотив Крупп-Зоелли. В 1943 г. был сбит бомбой и снят с вооружения.

Henschel преобразовал нормальный DRG Класс 38 паровоз с паровой турбиной в 1927 году.^[1] Сам локомотив был немного доработан, основные изменения коснулись нежный который был снабжен сцепленными ведущими колесами по схеме 2-4-4, приводимыми в действие раздельными турбинами прямого и обратного хода. Обе турбины приводились в движение выхлопным паром среднего давления из исходных цилиндров. Конденсатор в тендере создавал разрежение для выхлопа турбины, повышая тепловой КПД. Поскольку окончательный выхлоп находился под незначительным давлением, исходную дымовую трубу дымовой камеры пришлось заменить на электрический вытяжной вентилятор в дымовой камере.

Производительность была неутешительной, и тендер на турбину был снят в 1937 году.

Италия

Джузеппе Беллуццо из Италия спроектировал ряд экспериментальных тепловозов.^[2][3] На магистральных линиях ни один не тестировался. Его первым был небольшой локомотив с четырьмя колесами, на каждом из которых была своя небольшая турбина. Обратное движение осуществлялось за счет подачи пара в турбины через входное отверстие, обращенное назад. Паровые турбины предназначены для вращения только в одном направлении, что делает этот метод очень неэффективным. Похоже, что никто другой этого не делал.

Беллуццо участвовал в разработке 2-8-2 локомотив построен Эрнесто Бреда в 1931 году. Он использовал четыре турбины в многократное расширение расположение. Патент Беллуццо в США того периода показывает, что турбина приводит в движение промежуточный вал через коробку передач перед машинистами локомотива.^[4] Этот локомотив так и не был полностью укомплектован.

В 1933 г. FS 2-6-2 Класс 685 Локомотив был объектом любопытного эксперимента, в котором поршневой двигатель был удален, а на его место была установлена ​​турбина, в остальном локомотив остался полностью неизменным. Однако проведенные тесты не увенчались успехом, поскольку его производительность оказалась значительно ниже, чем у обычного 685; турбина вскоре сломалась, и это означало конец попытки. В 1936 году на локомотив установили нормальный поршневой двигатель.^[5]

Швеция

Локомотив Люнгстрём 1921 г.

Шведский инженер Фредрик Люнгстрём спроектировал ряд паротурбинных локомотивов, некоторые из которых оказались весьма успешными. Его первая попытка в 1921 году выглядела довольно странно.^[6] Его три ведущие оси располагались под тендером, а кабина и котел находились на обесточенных колесах. В результате только небольшая часть веса локомотива способствовала тяга. В середине 1920-х годов Люнгстрем подал патент на гусиный привод для паровоза.^[7]

Второй дизайн был 2-8-0 похоже на успешный грузовой дизайн. Построен в 1930 и 1936 гг. Nydqvist & Holm AB, эти локомотивы заменили обычные на Grängesberg-Oxelösund Железная дорога. Конденсатор не был установлен, поскольку его сложность перевешивала его термодинамический преимущества. Колеса приводились в движение промежуточный вал. Эти двигатели не были списаны до 1950-х годов, когда линия была электрифицированный. Всего было построено три двигателя этого типа, все три сохранились. В настоящее время их можно увидеть в Железнодорожный музей Гренгесбергадва (71 и 73) принадлежат Grängesbergbanornas Järnvägsmuseum (GBBJ), а третий (72) Шведский железнодорожный музей.

Швейцария

SBB Nr. 1801 г.

В Швейцарский твердый Zoelly построил в 1919 г. паровоз. Это был 4-6-0 Тепловоз с конденсатором. Он был снабжен вентилятором для подачи холодного воздуха в топка решетка, а не вытяжной вентилятор в коптильне. Это позволило избежать сложности создания вентилятора, способного противостоять горячим коррозионным газам, но создало новую проблему. Топка была на положительное давление, а горячие газы и шлак могли выдуть дверцы топки, если их открыть при работающей воздуходувке. Это потенциально опасное устройство было в конечном итоге заменено вентилятором дымовой камеры.

объединенное Королевство

Турбомотив

Одна из наиболее успешных турбин эксплуатировалась в объединенное Королевство, то LMS Турбомотив, постройки 1935 г.,^[8] был вариацией Принцесса королевская 4-6-2 большой пассажирский экспресс-локомотив. Конденсатора не было. Несмотря на недостаток теплового КПД турбины, это позволяло использовать выхлоп турбины через дымовую трубу для разведения огня, как в случае с обычным паровозом, и избегая использования отдельных вытяжных вентиляторов, которые вызывали столько проблем для других локомотивов с турбинным двигателем. См. Статью Роланда Бонда J. Instn Loco. Engrs., 1946, 36 (Документ 458) через [1] Несмотря на это ограничение, у него был больший тепловой КПД, чем у обычных локомотивов. Высокий КПД в основном объясняется тем, что в турбину было направлено шесть паровых форсунок, которые можно было включать и выключать индивидуально. Таким образом, каждое сопло может работать или не работать на полной мощности, вместо того, чтобы неэффективно дросселировать до более низкого давления. Определенное вдохновение, похоже, пришло из Фредрик Люнгстрёмтурбины в Швеции.

Главная турбина вышла из строя после одиннадцати лет тяжелой эксплуатации. Турбомотив был переоборудован с поршневым приводом в 1952 году, переименован в «Princess Anne» и вскоре после ввода в эксплуатацию был снят с производства из-за смертоносного Железнодорожная авария Харроу и Уилдстоуна в 1952 г.

Другой дизайн

Локомотив Beyer-Ljungström

Еще один локомотив построил Бейер-Пикок, с использованием Турбина Люнгстрема к Фредрик Люнгстрём. Ведущие колеса, как и один из ранних проектов Люнгстрёма, участвовали в тендере. Однако производительность была неутешительной, отчасти из-за плохого нагрева котла.

Другой блок был перестроен Северная Британская Локомотивная Компания. В своем первом воплощении (описанном ниже) он имел электрическую передачу. Было проведено всего несколько испытаний, прежде чем от него отказались из-за механических неисправностей.

Соединенные Штаты

Сингл S2, # 6200, в рекламном изображении PRR.

В последние годы пара Baldwin Locomotive Works предпринял несколько попыток использования альтернативных дизельным технологиям. В 1944 году Болдуин построил единственный образец S2 класс, з / п 70900, для Пенсильванская железная дорога, доставив его в сентябре 1944 года. Это был самый большой паротурбинный локомотив с прямым приводом в мире и имел 6-8-6 колесная формула. Первоначально он проектировался как 4-8-4, но из-за нехватки легких материалов во время Второй мировой войны S2 потребовались дополнительные ведущий и ведомые колеса. Под номером 6200 в списке PRR, S2 имел максимальную выходную мощность 6900 л.с. (5,1 МВт) и был способен развивать скорость более 100 миль в час (160 км / ч). С тендером блок имел длину примерно 123 фута (37 м). Паровая турбина представляла собой доработанный морской агрегат. Хотя зубчатая передача была проще, чем генератор, у нее был фатальный недостаток: турбина была неэффективной на малых оборотах. На скорости ниже 40 миль в час (64 км / ч) турбина потребляла огромное количество пара и топлива. Однако на высоких скоростях S2 мог приводить в движение тяжелые поезда почти без усилий и эффективно. Плавный турбинный привод оказывает гораздо меньшую нагрузку на гусеницу, чем обычный локомотив с поршневым приводом. Однако низкий КПД на малых оборотах обрек эту турбину, а с дизель-электрика После введения в эксплуатацию S2 больше не производилось. Локомотив был списан в 1949 году и утилизирован в мае 1952 года.

Электрическая трансмиссия

объединенное Королевство

Изображение из каталога электровозов Armstrong Whitworth Turbo

Турбина Рейда-Рэмси, построенная Северная Британская Локомотивная Компания в 1910 г. 2-В + В-2 (4-4-0+0-4-4) колесная формула. Пар генерировался в стандартном котле локомотива с пароперегревателем и подавался в турбогенератор. Отработанный пар конденсировался и рециркулировался с помощью небольших вспомогательных турбинных насосов.^[9] В арматура Двигатели устанавливались непосредственно на четыре ведущие оси. Позже он был перестроен в турбовоз с прямым приводом, как показано выше.

В Армстронг-Уитворт турбина, построенная в 1922 году (изображение справа), имела 1-C + C-1 (2-6-6-2) колесная формула. Он был оснащен роторным испарительным конденсатором, в котором пар конденсировался, пропуская его через набор вращающихся труб. Трубки увлажняли и охлаждали за счет испарения воды. Потеря воды при испарении была намного меньше, чем это было бы без конденсатора. Воздушный поток в конденсаторе должен был идти по извилистой траектории, что уменьшало эффективность конденсатора. Локомотив был тяжелым и плохо работающим. Он был возвращен в 1923 году и сдан на слом.

Соединенные Штаты

General Electric

Фотография паротурбинных локомотивов Union Pacific GE, апрель 1939 года.

General Electric построил два пара турбинно-электрический локомотивы с 2 + C-C + 2 (4-6-6-4) колесная формула для Union Pacific Railroad в 1938 году. Эти локомотивы в основном работали как мобильные паровые электростанции и соответственно были сложными. Они были единственными конденсационные паровозы когда-либо использовался в Соединенных Штатах. А Бэбкок и Уилкокс котел предоставили пар, который прогнал пару паровые турбины который питал генератор, обеспечивая электроэнергию тяговые двигатели которые управляли колесами, а также обеспечивали мощность головного узла для остальной части поезда. Управление котлом было в основном автоматическим, и два локомотива можно было соединить вместе в одну. несколько единиц, оба управляются из одной кабины. Котел работал на мазуте, топливо - «Бункер С». мазут, то же топливо, что и на больших судах, а также топливо, которое позже использовалось в Union Pacific. газотурбинные электровозы. Union Pacific приняла локомотивы в 1939 году, но вернула их в том же году, сославшись на неудовлетворительные результаты. Турбины GE использовались во время нехватки движущей силы на Великая Северная железная дорога в 1943 году и, похоже, показала неплохие результаты. Однако к концу 1943 года колеса обоих локомотивов были изношены до такой степени, что требовалась замена, а в одном из котлов локомотива возникла неисправность. Локомотивы были возвращены GE и разобраны.^[10]

C&O Железная дорога

Первый из трех локомотивов - № 500.

В 1947–1948 годах Болдуин построил три необычных каменный угольпаровые турбины-электровозы для пассажирских поездов на Чесапик и железная дорога Огайо (C&O). Их обозначение было M1, но из-за их стоимости и плохих характеристик они получили прозвище «Священная корова». Агрегаты мощностью 6000 лошадиных сил (4500 кВт), которые имели Westinghouse электрические системы, имел 2-C1 + 2-C1-B колесная формула. Они были 106 футов (32 м) в длину. Кабина находилась в центре с угольным бункером впереди и обычным котлом позади него, а в тендере была только вода.^[11] Эти локомотивы предназначались для маршрута из г. Вашингтон, округ Колумбия. к Цинциннати, Огайо но никогда не смог пройти весь маршрут без какой-либо неудачи. Угольная пыль и вода часто попадала в тяговые двигатели. Хотя эти проблемы можно было исправить со временем, было очевидно, что эти локомотивы всегда будут дороги в обслуживании, и все три были списаны в 1950 году.

Норфолк и Западная железная дорога

Норфолк и Вестерн локомотив 2300- "Джон Генри"

В мае 1954 г. Болдуин построил паротурбинно-электровоз мощностью 4500 л.с. (3400 кВт) для грузовых перевозок на Норфолк и Западная железная дорога (N&W) по прозвищу Джон Генри после легенды о Джон Генри, бурильщик, который, как известно, участвовал в гонке против паровой дрели и победил, но сразу после этого умер. Длина, включая тендеры, составляла 161 фут 1–1 / 2 дюйма, вероятно, рекорд для паровоза; длина только двигателя составляла 111 футов 7-1 / 2 дюйма, возможно, рекорд для любого отдельного агрегата.^[12][13].

Агрегат был похож на турбины C&O, но отличался механически; это было С + С-С + С с Бэбкок и Уилкокс водотрубный котел с автоматическим управлением. Управление котлом иногда было проблематичным, и (как и в случае с турбинами C&O) угольная пыль и вода попадали в двигатели. В Джон Генри был исключен из состава N&W 4 января 1958 года.

Рекомендации

• Бюллетень Болдуина Вестингауза 222 (Перепечатка моделей ALCO). 1944 г.^{[требуется полная цитата]}

внешняя ссылка

Викискладе есть медиафайлы по теме Тепловозы с паровой турбиной.

• Дуглас Селф (24 мая 2003 г.). "Почему паровозы?". Локо Локо Галерея.