история техники Кологривая

ничных капиталистов. В России разошлась половина акций. Устав Общества Царскосельской дороги был утвержден летом 1837 г.

Общая сумма, потраченная на сооружение дороги, составила 5 млн. руб. ассигнациями.

Строительство дороги началось 1 мая 1836 г., земельные работы начались с 9 мая. Дорогу строили крестьяне и мастеровые, приходившие за несколько верст в Петербург на сезонные работы. Положение строителей было совершенно бесправным. Условия труда были исключительно неблагоприятными. Сооружение моста через Обводной канал было связано с большими трудностями.

Почти всё полотно железной дороги было расположено на сплошной насыпи длиной около 25 км, средняя высота насыпи составляла 3,7 м, ширина 5,3 м. Был сделан ряд переездов для гужевого транспорта.

Укладка рельсов началась 27 августа 1836 г. возле Царского Села. Дорога строилась в одну колею. В начале шпалы укладывались непосредственно на насыпь, чтобы засыпку балласта производить весной, когда насыпь осядет. Рельсы были двухголовые, укреплялись с помощью клиньев

вчугунных подушках. Подушки прикреплялись к шпалам длиной 3 м. Балласт состоял из слоя булыжника и слоя щебня высотой в 467 мм. Наибольший уклон на дороге составлял 2 %, наименьший радиус равнялся 448 м. Ширина колеи была равна 6 футам (1829 мм), она не послужила образцом, поэтому Царскосельская дорога – единственный пример использования такой ширины. Со временем она была «перешита» на общерусскую колею шириной 1524 мм.

Сооружение станционных зданий в Царском Селе началось сразу же, а

вПетербурге несколько позже.

На Царскосельской дороге в первые годы работало 6 паровозов, изготовленных в Англии и Бельгии (рис. 2.3). По конструкции они были однотипные и имели мощность 75–100 л.с. при максимальной мощности до 60 верст в час. Надежные машины бессменно работали с поездами более 20 лет. Всем паровозам даны были персональные имена. Первый поезд вёз паровоз «Проворный». 3 ноября 1838 г. в Павловске отмечали годовщину дороги. Праздничный поезд вез паровоз «Стрела». Остальные паровозы, тоже построенные в Англии и Бельгии, получили свои имена – «Слон», «Богатырь», «Орел», «Лев».

Кроме того, были закуплены различные экипажи-дилижансы на 40 мест, кареты, линейки с мягкими сидениями. В дальнейшем для обозначения любых железнодорожных повозок стал использоваться термин «вагон», однако пассажирские вагоны еще долго звались каретами.

31

Мысль о рельсовом транспорте в конце XVIII в. получила надежное основание. Три великих изобретения человечества: колесо, рельс и паровая машина получили право на существование. Оставалось их соединить, что и было сделано в начале XIХ в. Бурный рост промышленности и торговли в конце XIX в. повлек за собой столь же стремительное развитие всех отраслей железнодорожного транспорта. Возникла проблема увеличения провозной способности железных дорог, что потребовало повышения силы тяги, мощности и топливной экономичности паровоза. Конструкция паровоза в основном сформировалась к 1900 г. и сохранялась до последних лет его выпуска. Целесообразность увеличения мощности паровозов, особенно грузовых, диктовалась также коммерческими соображениями.

В 1897 г. на Коломенском заводе были построены первые паровозы типа 62. До 1912 г. заводом было изготовлено 94 паровоза этого типа, при этом, начиная с 1900 г., в их конструкцию вносились некоторые изменения. Тип 62 применялся на многих дорогах, модификация производилась в соответствии с условиями эксплуатации: на Московско-Ярославско- Архангельской паровозы этого типа были приспособлены для дровяного отопления, на Московско-Курской, Нижегородской, Муромской и Арма- вир-Туапсинской – для отапливания нефтью, на Екатерининской, Владикавказской, Курско-Харьковско-Севастопольской, КВЖД – углём. На всех дорогах, за исключением КВЖД, первоначально тип 62 обозначался как ТК (на КВЖД – БК), при классификации же 1912 г. их причислили к серии Ь, с сохранением индекса – ЬК (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Паровоз типа 62 (Ь)

33

К началу XX в. стало очевидным, что затраты на перевозку грузов уменьшаются с увеличением массы поездов. В связи с этим русский профессор Ю.В. Ломоносов поддчеркивал, что особо поучителен пример американских дорог, где сжигается в час почти вдвое больше угля, чем на наших, но их поезда раза в 3 сильнее наших и в результате, несмотря на дороговизну рабочих рук в Америке, себестоимость тонно-километра перевозимого груза там значительно ниже, чем у нас.

Увеличение энергетической мощности локомотива целесообразно лишь при наличии возможности преобразования ее во внешнюю механическую работу, затрачиваемую на передвижение поездов, т. е. при обеспечении надежной реализации высоких значений силы тяги. Таким образом, назревшая необходимость возрастания мощности паровоза неизбежно влекла за собой увеличение числа спаренных (ведущих) осей, нагрузки на ось или того и другого вместе. До начала XX в. господствующим типом грузовых паровозов в Европе были трехосные машины с осевой формулой 0-3-0, в Америке – паровозы с четырьмя сцепными осями 1-4-1 (осевая формула характеризует тип локомотива: первая цифра – число передних поддерживающих осей; вторая – число движущих (сцепных); третья – число задних поддерживающих осей).

Для увеличения мощности грузовых паровозов в Европе и Америке стали создаваться паровозы с числом спаренных осей в жесткой раме более 5. Впервые паровоз с шестью спаренными осями был построен в 1912 г. в Австрии.

В истории русского паровозостроения паровоз серии «С» (конструктор Б.С. Малаховский) имел репутацию быстроходного и экономичного локомотива. Построен он был в Сормове, отсюда и серия «С», т. е. Сормовский (рис. 3.2). Это был универсальный паровоз с колёсной формулой 1-3-1, одинаково пригодный для курьерских, скорых, пассажирских, почтовых и пригородных поездов. Прославился он тем, что ещё в 1913 г. одним из первых развил скорость до 125 км/ч. Сам Б.С. Малаховский называл его «гончей собакой». Строился он с 1910 по 1918 гг. и работал практически на всех дорогах России.

Паровоз С-245 в марте 1918 г. был доставлен особым поездом № 4001 из Петрограда в Москву, где находилось Советское правительство во главе с В.И. Лениным. Именно этот паровоз предполагали установить как памятник на Ленинградском вокзале Москвы. Паровоз долго и много работал, а после износа, в 1960–70-х гг., использовался как стационарная котельная в одной из организаций Москвы. Энтузиасты железнодорожной старины добились его перевода в локомотивное депо «Ховрино», где совместными усилиями он был восстановлен. Сегодня этот легендарный паровоз находится в музее г. Санкт-Петербурга.

34

ЛВ-0522 с расчетной силой тяги 221.5 и 231.5 кН соответственно. Условия эксплуатации и требования перевозочной работы позволяли обходиться паровозами, имеющими не более 4–5 спаренных осей в единой раме.

Рис. 3.3. Паровоз серии ФД типа 1-5-1 «Феликс Дзержинский»

ЛВ (Л – Ворошиловградский; первоначальное обозначение – ОР18 – завод имени Октябрьской революции, 18 – нагрузка от осей на рельсы, т с) – советский магистральный грузовой паровоз, выпуск которого осуществлялся с 1952 по 1956 гг. Создан с учётом опыта проектирования, постройки и эксплуатации паровоза серии Л; железнодорожники ласково называли его Лебедянка или Лебедь. Это самая совершенная конструкция советских паровозов, на основе этой конструкции был создан один из лучших китайских паровозов – QJ. Паровоз серии ЛВ-0522 стал для советского паровозостроения последним магистральным паровозом (рис. 3.4), поскольку рост грузооборота железных дорог, прокладка трасс в горных условиях потребов льшим числом осей. Опасаясь высоких боковых воздействий движущих осей на путь при многоосных жёстких экипажах, конструкторы паровозной техники пошли по пути создания мощных многоосных паровозов при экипаже сочлененного типа.

В России первые сочлененные грузовые паровозы нормальной колеи были построены Брянским и Путиловским заводами для МосковскоКазанской железной дороги.

36

Увеличение энергетической мощности паровозов при ограничениях его сцепной массы и размеров требовало постоянного совершенствования экономических показателей котла и паровой машины, т. е. кпд преобразования химической энергии топлива в механическую работу, а также оснащения паровозов вспомогательными устройствами, обеспечивающими качественное сжигание в паровозных топках всё возрастающего (по мере увеличения мощности) количества топлива, использования тепла выхлопных газов и отработанного пара.

В связи с этим был осуществлен переход к высокоперегретому пару с температурой более 350 С. Во всем мире, начиная с 1900 г., паровозы были оснащены в основном пароперегревателями жаротрубного типа. Повышение температуры перегрева пара до 400–450 С достигалось за счёт изменения не только соотношений площадей поверхностей элементов пароперегревателя и испаряющих поверхностей трубчатой части котла, но и конструкции элементов перегревателя. Неоднократные попытки отказаться от жаротрубного типа пароперегревателя и заменить его другими конструкциями были неудачны. Определенный интерес представляла конструкция пароперегревателя поперечно-обтекаемого типа, созданного под руководством академика С.П. Сыромятникова. Пароперегреватель располагался последовательно в газовом потоке за испаряющей поверхностью нагрева котла. Котел такой конструкции был установлен на паровозе серии ФД типа 1-5-1 (см. рис. 3.3).

Еще с 1852 г. предпринимались попытки использования тепла выхлопного пара паровоза для подогрева питательной воды, например в Германии. Однако только в начале XX в. в США и Англии были созданы экс- плуатационно-надежные конструкции водоподогревателей, работающих по принципу смещения воды, подаваемой в котел с отработанным паром. Применение водоподогревателя на мощных советских паровозах серийного выпуска началось в конце 40-х гг. ХХ в. на Брянском заводе.

Поскольку площадь колосниковых решеток и объем топок мощных паровозов приходилось всё время увеличивать, то наступил предел возможности их отопления вручную: возникла насущная потребность в создании механического углеподатчика.

Успешное применение пылеугольного отопления в стационарной энергетике вызвало интерес к этому виду отопления как наиболее экономичному. Факельное сжигание угольной пыли, устойчиво обеспечивающее повышенный коэффициент полезного действия паровоза, послужило чрезвычайно важным резервом увеличения его мощности и экономичности при ограниченном объеме топки. Попытка применения пылеугольного отопления на паровозе впервые была сделана в США в 1900 г.; в 1914 г.

38

был передан в опытную эксплуатацию первый паровоз с пылеугольным отоплением. В последующие годы инженеры-теплотехники ряда стран неоднократно возвращались к этой проблеме.

Наиболее существенные работы в этой отрасли проводились в США и Бразилии в 1917–1929 гг., в Германии в 1923–1930 гг., затем в ГДР в послевоенные годы. В СССР вопросами пылеугольного отопления занимались в 1920–1925 гг. и в 1930–1934 гг. В результате был создан паровоз серии ФД типа 1-5-1. В 1950–1956 гг. устройствами пылеугольного отопления хотя и были оборудованы 4 серийных типа советских паровоза, однако необходимая эксплуатационная надежность работы пылеугольных паровозов не была достигнута.

Паровоз Л (в честь Лебедянского; до 1947 г. – П – «Победа»; заводское обозначение – П32 (паровоз 32-го типа)) – это советский магистральный грузовой паровоз типа 1-5-0, разработанный совместно в конце Второй мировой войны Коломенским заводом и ВНИИЖТом под руководством выдающегося конструктора Л.С. Лебедянского и академика С.П. Сыромятникова и выпускавшийся с 1945 по 1955 гг. (рис. 3.6). Является одним из лучших и массовых (свыше 4 тыс. локомотивов) советских паровозов, который мог эксплуатироваться на всей сети железных дорог Советского Союза, за что его конструкторов-разработчиков наградили Сталинской премией. Его конструкция послужила основой для разработки паровоза ОР18 (позже был переименован в ЛВ), который был самым экономичным советским паровозом (кпд = 9,3 %).

Рис. 3.6. Советский магистральный грузовой паровоз Л типа 1-5-0

39

Стоит отметить, что, вопреки распространённому заблуждению, именно паровоз Л, а не П36, выпуск которых начался лишь в 1950 г., носил официальное название «Победа».

Впоследние десятилетия мирового паровозостроения неоднократно поднимался вопрос о возможных пределах мощности паровозов, что было вызвано наличием конкуренции других видов локомотивной тяги и требованиями непрерывного увеличения пропускной способности дорог.

Вэтой связи переход на прогрессивные виды тяги – тепловозную и электрическую, происшедший в конце 50-х – начале 60-х гг., был продиктован не пределом мощностных возможностей паровоза, а значительным преимуществом новых видов тяги перед паровой по энергетической экономичности, среднесуточной производительности, а также сокращением числа работающих в локомотивном хозяйстве и улучшением условий труда.

Следует заметить, что в ряде стран (Индия, КНР, Аргентина, Бразилия, ЮАР и др.) еще достаточно широко используется паровая тяга. Как правило, паровозы работают на полигонах массовых перевозок угля, где угольное топливо дешево. В КНР, Аргентине, ЮАР паровозы строят с учётом новейших достижений в области теплотехники и машиностроения: применяют газогенераторные устройства для более полного сгорания топлива, модернизированные котлы, паровые машины, комплексный переход на подшипники качения, что повышает топливную экономичность и мощность. В 1984 г. в Аргентине был построен усовершенствованный паровоз типа 2-4-2, развивающий мощность 3300 кВт.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Каким образом можно увеличить мощность паровоза?

2.Какие заводы специализировались на выпуске паровозов?

3. Назовите наиболее распространенные в России серии паровозов и в чём их отличие?

4. ВНЕДРЕНИЕ ТЕПЛОВОЗНОЙ ТЯГИ

Почти столетие на железных дорогах единственным типом локомотива был стефенсоновский паровоз. В конце XIX в. появились двигатели внутреннего сгорания. Сначала они были газовыми. Вагон-газоход, курсировавший на Дрезденской городской железной дороге в 1892 г., можно считать первым тепловозом. Мощность его двигателя составляла 7,35 кВт.

В 1892 г. Рудольф Дизель оформил патент, а в 1897 г. представил вариант двигателя внутреннего сгорания, который был назван его именем.

40