Газотурбовоз

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Газотурбово́з — локомотив с газотурбинным двигателем внутреннего сгорания (ГТД). На газотурбовозах практически всегда используется электрическая передача: газотурбинный двигатель соединён с генератором, а вырабатываемый таким образом ток подаётся на электродвигатели, которые и приводят локомотив в движение.

Основное преимущество газотурбовоза в том, что его двигатель, ГТД, может работать на самом низкосортном, дешёвом жидком топливе (мазуты, сырая нефть, конденсаты каменноугольного производства и т. д.), и на молотом твёрдом (пылевидном).

В газотурбинных двигателях было возможно сжигание дешевой тяжелой нефти, которое происходило в то время на нефтеперерабатывающих заводах в качестве побочного продукта. Когда в конце 1960-х годов стоимость производства бункерного топлива выросла благодаря усовершенствованным технологиям на нефтеперерабатывающих заводах, эксплуатация газотурбинных локомотивов стала нерентабельной. В XXI веке стоимость производства газотурбинных двигателей снизилась. При этом их эффективность повысилась благодаря усовершенствованию конструкции. Это возродило интерес к использованию таких двигателей на железнодорожном транспорте

История газотурбовоза[править | править код]

Первый в мире газотурбовоз был построен в 1941 г. швейцарской фирмой Brown — Boveri (№1101). ГТД локомотива был одновальным, регенеративной схемы с температурой газов перед турбиной 600 °С и мощностью на валу 2200 л.с. (~1600 кВт). Передача — электрическая постоянного тока.

История газотурбовоза в СССР и России[править | править код]

В СССР работы над созданием газотурбовоза начались в 1954 году. Были разработаны несколько моделей локомотивов и выпущены опытные экземпляры, проходившие испытания.

В 1970-х проекты по созданию газотурбовозов были прекращены, так как они не могли конкурировать с электровозами и тепловозами.

В период с 1940-х по 1970-е годы в ряде стран мира активно велись работы по созданию газотурбовозов в качестве альтернативы дизельным тепловозам. В СССР в конце 1950-х были разработаны несколько моделей газотурбовозов и построены опытные экземпляры: по одной секции грузовых двухсекционных Г1 и ГТ101 и два пассажирских односекционных ГП1. Однако опытная эксплуатация этих локомотивов показала, что по расходу топлива они более чем в два раза превосходили тепловозы аналогичной мощности. КПД выпускаемых в то время газотурбинных двигателей был низким (около 15%), в результате чего стоимость потребляемого ими топлива была сопоставима с тепловозами, но запас топлива расходовался быстрее. При этом газовые турбины были значительно дороже дизельных двигателей в производстве, а из-за использования низкокачественного топлива быстро загрязнялись и требовали частого ремонта. К этому времени уже было освоено производство достаточно мощных дизельных двигателей, поэтому в дальнейшем газотурбовозы в СССР не выпускались и работы по их созданию были прекращены[1].

В XXI веке стоимость производства газотурбинных двигателей снизилась благодаря их широкомасштабному серийному выпуску для реактивных самолётов, газоперекачивающих агрегатов и газотурбинных электростанций. При этом их эффективность повысилась благодаря усовершенствованию конструкции и применению более термостойких материалов, позволяющих увеличить температуру сгорания газов и тем самым повысить КПД двигателя до 30%. Это возродило интерес к использованию таких двигателей на железнодорожном транспорте благодаря их большей удельной мощности в сравнении с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, возможности использования более дешёвого низкосортного топлива, увеличенного срока службы вследствие меньшего количества трущихся деталей и намного меньшего образования нагара[2][1].

Одной из причин, возродивших интерес к созданию газотурбовозов в России, стало увеличение объёма грузоперевозок на российских железных дорогах, что привело к необходимости увеличения длины и массы либо количества грузовых составов, а также их скоростей движения.

Г1[править | править код]

Газотурбовоз Г1-01 на территории Коломенского завода

В 1959 году на Коломенском заводе был построен единственный экземпляр секции двухсекционного грузового газотурбовоза Г1 (3500 л. с., с электрической передачей). На газотурбовозе была применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л. с. (~2600 кВт). От ГТУ приводились во вращение две группы генераторов: первая группа из двух тяговых генераторов МПТ-74/23, вторая группа из тягового генератора МПТ-74/23, возбудителя ВТ-275/120А и вспомогательного генератора ВГГ-49/14. Каждый тяговый генератор был рассчитан на номинальную мощность 733 кВт при частоте вращения 1800 об/мин. Каждый тяговый генератор питал два параллельно подключённых тяговых электродвигателя ЭДТ-340 мощностью по 340 кВт. Газотурбинная установка использовалась только при следовании под нагрузкой. Для маневровых передвижений и следования резервом служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д6 и маневровый генератор МПТ-49/16. Основными недостатками созданной модели был большой расход топлива и сложность конструкции.

ГП1[править | править код]

Газотурбовоз ГП1-0001 на территории Коломенского завода

Затем там же были построены два пассажирских газотурбовоза ГП1[3]. На газотурбовозе применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л.с. От ГТУ приводилось во вращение три тяговых генератора МПТ-74/23Б. Для маневровых передвижений служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д12 Барнаульского завода и маневровый генератор МПТ-49/25-3К мощностью 195 кВт.

В начале 1965 года ГП1-0002 испытывался на экспериментальном кольце ВНИИЖТа. В конце 1965 года оба локомотива поступили в депо Льгов. Если газотурбовоз Г1-01 работал с грузовыми поездами эпизодически, то пассажирские газотурбовозы эксплуатировались регулярно, наравне с приписанными к депо тепловозами ТЭП60, в результате пробег у ГП1-0001 и ГП1-0002 оказался в 3–4 раза выше, чем у Г1-01. Газотурбовозы имели недостатки: большой расход топлива, высокий уровень шума.

ГТ101[править | править код]

Газотурбовоз ГТ101-001 на территории Луганского завода

Опытный газотурбовоз ГТ101 был изготовлен с свободнопоршневыми генераторами газов (СПГГ), разработанными под руководством А. Н. Шелеста. Проектировался в двухсекционном варианте, но в 1960 году на Луганском тепловозостроительном заводе была выпущена лишь опытная секция (ГТ101-001). Из-за ряда технических недостатков, а также из-за сворачивания в стране работ по газотурбовозам, ГТ101 в нормальную эксплуатацию не поступил.

ГТ1[править | править код]

ГТ1-001 в Самаре на испытаниях

В 2007 году по инициативе ОАО «РЖД» изготовлен опытный газотурбовоз ГТ1-001 на базе электровоза ВЛ15-008. Газотурбинные установки изготовлены в Самаре [4], сборка локомотива осуществлена на Воронежском тепловозоремонтном заводе имени Ф. Э. Дзержинского.

4 июля 2008 года ГТ1 впервые провёл грузовой состав. Масса состава была равна 3 тыс. т, а испытания проходили на участке КинельЖигулёвское море Куйбышевской железной дороги.[5].

РЖД приводит следующие характеристики испытанной модели: скорость — до 100 км/ч, мощность — 8300 кВт, одной заправки хватает на 750 км, топливо — сжиженный природный газ. Газотурбовоз был продемонстрирован на выставке «Иннотранс-2008» в Берлине.[6] Предполагается, что он будет использоваться в Сибири, богатой запасами природного газа.

7 сентября 2011 года газотурбовоз ГТ1-001 провёл грузовой состав массой 16000 тонн.

Газотурбинные поезда[править | править код]

UAC TurboTrain[править | править код]

В конце 1960-х годов компания United Aircraft выпустила восемь газотурбинных поездов: трёхвагонные — для линии БостонВашингтон в США и семивагонные — для железных дорог Канады. Головной и хвостовой вагоны были моторными, остальные — прицепными. В США силовая установка каждого моторного вагона включала три авиационных двухвальных газотурбинных двигателя мощностью 455 л. с. каждый. Валы от турбин подсоединялись к центральному объединительному редуктору; туда же подсоединялся электродвигатель для движения на электрифицированных участках и в тоннелях (со скоростью до 80 км/ч). Из этого редуктора выходили два вала к двухступенчатым осевым редукторам тележки. Один из ГТД использовался для вспомогательных нужд. Силовые установки располагались под рамами моторных вагонов. Максимальная скорость при движении с ГТД на испытаниях в Нью-Джерси составила 275 км/ч[7]. Канадские поезда имели другую конструкцию[8].

Моторный вагон ТП-001

Турбопоезд ТП[править | править код]

В 1970 году в Центральном научно-исследовательском институте Министерства путей сообщения построили опытный экземпляр двухвагонного поезда, оснащённого авиационным двухвальным газотурбинным двигателем. Установленная на крыше каждого вагона силовая установка состояла из газотурбинного двигателя мощностью 900 л. с. и генератора с частотой вращения до 6000 об/мин, вырабатывающего ток частотой до 200 Гц. Состав получил название «турбопоезд» (сокращённо — ТП). В дополнение к моторным вагонам планировалось построить четыре прицепных. Предполагалось, что в шестивагонном варианте поезд будет разгоняться до 180 км/ч, однако испытания на кольце в Щербинке прошёл только двухвагонный состав, а прицепные вагоны так и не были построены. Турбопоезд использовался в исследовательских целях до середины 1970-х годов[9][10].

Преимущества и недостатки[править | править код]

Главным преимуществом газотурбинных двигателей является возможность развивать большую мощность при относительно небольших размерах и массе. Преимуществом является также возможность работы на более дешёвом топливе и существенно меньший расход смазочного масла, а кроме того, большая экологичность по сравнению с тепловозами. [источник не указан 4099 дней]

Недостатком же является повышенный, по сравнению с дизелем, расход топлива, а также резкое снижение КПД при неполной нагрузке и высокий расход топлива на холостом ходу, что вызывает необходимость иметь вспомогательную энергетическую установку на локомотиве. [источник не указан 4099 дней]

Кроме газотурбовозов, создавался и моторвагонный подвижной состав с газовыми турбинами (турбопоезда и турбомотрисы) для скоростных пассажирских перевозок.

См. также[править | править код]

TGV (фр. turbine grande vitesse — высокоскоростная турбина; опытный экземпляр был газотурбинным)

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Газотурбовоз: мифы и реальность. Гудок (22 августа 2016). Дата обращения: 20 июня 2020. Архивировано 9 августа 2020 года.
  2. Росляков А.Д., Бит-Зая А.В., Сундуков А.Е. Применение газотурбинных двигателей на локомотивах. Самарская государственная академия путей сообщения. Архивировано 15 марта 2020 года.
  3. фото газотурбовоза ГП1. Архивировано 8 апреля 2013 года.
  4. Известия.Ру: Новый тип локомотива — газотурбовоз — разрабатывают в России
  5. Первый российский газотурбовоз провел грузовой состав (недоступная ссылка)
  6. На выставке в Берлине ОАО «РЖД» представило Архивная копия от 27 сентября 2008 на Wayback Machine новейший вид тягового подвижного состава — газотурбовоз.
  7. "Dedication of plaque commemorating high speed rail in America" Архивная копия от 28 сентября 2012 на Wayback Machine on the National Capital Land Transportation Committee's website
  8. Бартош, 1972, Зарубежные турбопоезда, с. 112—121.
  9. Бартош, 1972, Турбопоезд ЦНИИ МПС, с. 110—112.
  10. Турбопоезд - Экспериментальные типы локомотивов. poezdon.ru. Дата обращения: 20 сентября 2020. Архивировано 21 сентября 2020 года.

Литература[править | править код]