ТЕПЛОВОЗЫ. Вехи непройденного пути. Издание второе, переработанное и дополненное. Евгений Лосев
современной технической литературе странице истории тепловозостроения, представляющей почти забытые ныне типы тепловозов, в частности, тепловозы с непосредственным приводом движущих осей от двигателя внутреннего сгорания, которым свойственна простота конструкции и то, что теоретически они имеют самый высокий коэффициент полезного действия на ободе колёс из всех известных тепловых локомотивов. Поэтому конструкторы первых тепловозов не случайно стремились применить для них именно такой привод. Известно множество проектов, выполненных как в России, так и за рубежом, некоторые из которых воплотились в металл. Ряд спроектированных конструкций выглядели вполне работоспособными, однако технология производства первой половины прошлого столетия не позволяла их осуществить. Это, в частности, касается генераторов газа и дизель-компрессоров со свободно движущимися поршнями – оригинальных тепловых машин, которым посвящена отдельная глава. Позднее, уже в 50-х годах ХХ века во Франции и СССР были построены экспериментальные газотурбинные локомотивы со свободнопоршневыми генераторами газа. Эти локомотивы также описаны в данной книге.
В реальности эксплуатационный коэффициент полезного действия тепловозов с непосредственным приводом зачастую оказывался ниже, чем наиболее распространённых и хорошо известных сейчас тепловозов с электрической передачей. Это объясняется тем, что при непосредственном приводе дизель вступает в работу не сразу, а по достижении определённой скорости, развиваемой локомотивом, который до этого момента приводится в движение сжатым воздухом или паром1. Время работы тепловоза на этих малоэкономичных источниках энергии зависело от конкретных условий эксплуатации, но так или иначе это снижало коэффициент полезного действия тепловоза, особенно при разгоне паром. Разновидность тепловозов с непосредственным приводом, использующих для разгона пар, обычно выделяется в самостоятельный тип локомотива, известный как теплопаровоз. Основные различия описываемых в этой книге конструкций тепловозов с непосредственным приводом заключаются в способе трогания локомотива с места и его разгона. В основном своём варианте тепловозы с непосредственным приводом разгоняются при помощи сжатого воздуха, для чего на них устанавливается вспомогательный дизель-компрессор.
Вообще сжатый воздух как рабочее тело для привода в движение транспортных средств начал применяться гораздо раньше, чем появились первые тепловозы. Кроме того, на некоторых тепловозах, называемых компрессорными, привод сжатым воздухом – чистым или в смеси с паром или продуктами сгорания двигателя – являлся основным. Поэтому книга была бы неполной без описания первых пневмолокомотивов, а также компрессорных тепловозов.
И хотя большинство тепловозов с непосредственным приводом для трогания и разгона используют сжатый воздух или пар, известны также тепловозы, которые трогаются и разгоняются при помощи гидродинамических аппаратов. В этом случае привод содержит гидравлическое звено, используемое для трогания и разгона, и механическое, которое используется в диапазоне средних и высоких скоростей движения, причём в механической части отсутствует коробка скоростей; таким образом, получается тепловоз с постоянным соединением двигателя и движущих колёсных пар, т. е. с непосредственным приводом. Благодаря использованию гидравлических устройств для разгона, общий коэффициент полезного действия тепловоза, у которого непосредственный привод совмещён в одной конструкции с гидравлическим, может оказаться выше, чем тепловоза с непосредственным приводом, использующего для разгона сжатый воздух или пар. Примером простейшей конструкции такого типа является наличие гидромуфты, располагаемой между фланцем дизеля и отбойным валом тепловоза.
Написать эту книгу побудили научные изыскания, проведённые автором в 2013 – 2014 гг. при разработке двигателя внутреннего сгорания с регулируемым крутящим моментом2.
Именно тесная взаимосвязь между непосредственным и компрессорным приводом осей навела автора на мысль объединить эти два принципиально разных элемента силовой установки в единый агрегат, получивший название «Транспортный двигатель внутреннего сгорания с автоматическим регулированием крутящего момента». На базе этого двигателя разработана силовая установка, обладающая, по мнению автора, высокой теплотехнической эффективностью, что делает её перспективной для применения на тепловозах.
Название книги «Тепловозы. Вехи непройденного пути» как бы подчёркивает незавершённость того пути, по которому шли создатели чрезвычайно интересных локомотивов, описанных в данной книге, не получивших в своё время распространения на железных дорогах. Возможно, этот путь ещё предстоит пройти.
Чтобы дать читателю возможность получить более полное представление обо всех упомянутых локомотивах, автором предпринята попытка обобщить имеющийся в его распоряжении по этой теме довольно обширный, но разрозненный материал из различных печатных источников3, многие из которых стали уже библиографической редкостью, дополнив его в конце книги собственными разработками. В этой заключительной части
Реже – каким-либо другим двигателем.
В результате этих работ получено два патента.
Этим объясняется большой объём книги.