Проект теплопаровоза №8001

В 1939 году Ворошиловградский паровозостроительный завод (ныне Луганский тепловозостроительный) приступил к созданию своего первого теплопаровоза, оставшегося в истории под заводским номером «№8000». В дальнейшем специалисты этого предприятия начали работу над новым локомотивом аналогичного класса. В силу определенных причин этот проект затянулся на несколько лет и был завершен только в конце сороковых годов. Более того, за это время он успел претерпеть самые серьезные изменения.

Строительство опытного теплопаровоза №8000 завершилось в октябре 1939 года, и вскоре он вышел на испытания. После ряда проверок на близлежащих железных дорогах и на экспериментальном кольце московского Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта локомотив вернули заводу-изготовителю для доработок. Примерно в это время появилась идея создать новый проект аналогичного теплопаровоза, имеющего иные особенности конструкции и характеристики.

Теплопаровоз №8000 с точки зрения характеристик должен был стать аналогом серийного пассажирского паровоза типа ИС. Новый проект ворошиловградских конструкторов, в свою очередь, подразумевал использование в качестве эталона грузового паровоза типа ФД. По этой причине перспективный локомотив должен был иметь осевую формулу 1-5-1 и мощность порядка 3 тыс. л.с. Для ускорения работ и упрощения проекта было решено делать новый теплопаровоз на основе существующего. Таким образом, этот локомотив получил обновленную экипажную часть, а котел, силовая установка и другие агрегаты заимствовались у теплопаровоза №8000. Разработкой нового проекта руководил П.А. Сорока, ранее принимавший активное участие в создании предыдущего теплопаровоза.

Общий вид теплопаровоза №8001

По аналогии с предыдущей разработкой новый грузовой теплопаровоз получил обозначение по заводскому номеру: №8001. Именно под этим обозначением перспективный локомотив остался в истории советского железнодорожного транспорта. Иные названия или индексы проекту не присваивались.

Теплопаровоз №8001 по общей компоновке и архитектуре агрегатов почти не отличался от локомотива №8000. Более того, часть узлов была просто заимствована из предыдущего проекта. Новые элементы, в свою очередь, были взяты у серийных паровозов с соответствующими характеристиками, прежде всего типов ФД и Су. Такой подход привел к формированию характерного общего облика локомотива.

Экипажная часть нового локомотива была разработана на основе агрегатов паровоза ФД с осевой формулой 1-5-1. Она оснащалась одной бегунковой и одной поддерживающей осью с колесами диаметром 900 мм, а также пятью движущими осями с колесами диаметром 1500 мм. Большинство агрегатов экипажной части было заимствовано у паровоза ФД без каких-либо изменений. При этом рама была доработана с учетом применения новых агрегатов, таких как отбойные валы силовой установки. Валы предлагалось устанавливать позади бегунковой оси и перед поддерживающей. Таким образом, компоновка экипажной части, несмотря на иную осевую формулу, так же была взята из проекта «№8000».

Котел теплопаровоза №8001 так же был заимствован у локомотива №8000 и представлял собой доработанный вариант агрегатов паровоза типа Су. Напомним, из-за некоторых специфических особенностей силовой установки теплопаровоз №8000 получил модернизированный вариант котла паровоза Су, который отличался рядом характеристик, прежде всего увеличенным почти в полтора раза давлением пара – на уровне 20 кгс/кв.см. При этом испаряющая поверхность котла имела площадь 199,5 кв.м, пароперегреватель – 72,6 кв.м, а площадь колосниковой решетки составляла 4,73 кв.м.

Силовая установка так же не претерпела изменений. По бокам от движущих колес предлагалось установить два цилиндра диаметром 430 мм, в которых помещалось по два поршня. Двигаясь в разных направлениях с ходом 770 мм, поршни через систему жестких элементов должны были приводить в движение отбойные валы, которые, в свою очередь, были связаны с движущими колесами. При начале движения или движении с небольшой скоростью (до 15-25 км/ч) в три камеры цилиндра поочередно должен был подаваться только пар. При разгоне до определенной скорости в центральную камеру предлагалось впрыскивать дизельное топливо, тогда как боковые продолжали работать на паре. После этого силовая установка начинала работать одновременно как паровая и дизельная машина.

Таким образом, новый опытный локомотив №8001 представлял собой модификацию предыдущего №8000 с обновленной экипажной частью, что могло в определенной мере облегчить его строительство. Тем не менее, в ходе строительства нового прототипа рабочие Ворошиловградского завода столкнулись с новыми проблемами далеко не технического характера. Сборка перспективного грузового теплопаровоза стартовала в самом начале 1941 года. К концу июня ее почти завершили, но началась война. Из-за этого продолжение работ было отложено на неопределенный срок. В дальнейших испытаниях и опытной эксплуатации использовался только прототип №8000. До конца Великой Отечественной войны «№8000» постоянно использовался на тех или иных железных дорогах, тогда как «№8001» так и стоял в недостроенном виде и ждал завершения сборки.

После освобождения Ворошиловграда от немецкой оккупации в феврале 1943 года началось восстановление почти полностью разрушенного паровозостроительного завода. Спустя некоторое время рабочие предприятия получили возможность продолжить строительство серийных паровозов, а также заняться созданием новых проектов. Так, в начале 1945 года были продолжены работы по теплопаровозу №8001. На этот раз специалистам удалось довести свою разработку до испытаний.

К моменту возобновления работ по локомотиву №8001 ворошиловградские успели получить большой опыт испытаний и эксплуатации локомотива №8000. В ходе тестов и опытной эксплуатации были установлены сильные и слабые стороны проекта. Новые сведения предложили использовать при доработке перспективного проекта. В связи с этим был разработан новый вариант проекта «№8001», в соответствии с которым планировалось перестроить имевшийся прототип. В существующем виде он представлял собой всего лишь копию базового локомотива №8000 с новой экипажной частью и поэтому не мог показать высокие характеристики из-за сохранения всех недостатков предшественника.

Используя имеющийся опыт, конструкторы значительно изменили конструкцию котла и комбинированной силовой установки. Для обеспечения требуемых параметров обновленной силовой установки было предложено снизить давление пара в котле до 17 кгс/кв.см. Одновременно с этим колосниковая решетка топки была увеличена до 6 кв.м, испаряющую поверхность довели до 221 кв.м, а площадь пароперегревателя выросла до 113,5 кв.м.

Комбинированная силовая установка была фактически спроектирована заново. С учетом эксплуатации предыдущей модели было решено использовать новую оригинальную конструкцию комбинированной машины. По бортам рамы теплопаровоза предусматривалось по два цилиндра переменного диаметра. Передняя камера имела внутренний диаметр 400 мм, задняя – 425 мм. В передней камере помещался один поршень, связанный с жесткими элементами для передачи мощности на передний отбойный вал. Кроме того, он был жестко связан с передним поршнем задней камеры. В задней части задней камеры располагался еще один поршень тронкового типа, соединенный с приводами заднего отбойного вала.

Ход всех поршней обновленной силовой установки составлял 770 мм. Передняя камера предназначалась только для работы на паре, тогда как заднюю так же предлагалось использовать и в парогазовом цикле. По задумке авторов проекта, перспективный теплопаровоз, как и его предшественник, должен был разгоняться, используя только пар, а на определенной скорости подавать в задние камеры цилиндров дизельное топливо. Кроме того, в задние камеры предлагалось подавать пар, повышающий мощность машины. Подача пара предусматривалась в момент снижения давления в камере до равного котловому.

По проекту, при работе на паре среднее индикаторное давление в задних камерах цилиндров должно было доходить до 10-13 кгс/кв.см. При использовании дизельного топлива максимальное давление в задних камерах не должно было превышать 36 кгс/кв.см. В дальнейшем выяснилось, что эти расчеты были не совсем точны, а реальные показатели заметно отличаются от проектных.

Теплопаровоз №8001 должен был оснащаться тендером, аналогичным использованному в предыдущем проекте. Шестиосный тендер имел угольную яму для твердого топлива, а также емкости для воды и дизельного топлива. Локомотив и тендер соединялись трубопроводами для подачи жидкостей и конвейерами для перегрузки твердого топлива. Любопытной особенностью тендера было наличие дверей и лестницы для доступа в кабину локомотива. Сама кабина таких агрегатов не имела.

После доработок перспективный теплопаровоз должен был иметь рабочую массу на уровне 141 т и сцепную порядка 107 т. В таком случае нагрузка на движущую ось должна была достигать 21,4 т. Конструкционная скорость была определена на уровне 85 км/ч. В силу определенных причин реальный локомотив оказался значительно тяжелее. В ходе взвешивания было установлено, что рабочий вес теплопаровоза №8001 составляет 152,9 т, а сцепной – 116,3 т.

Работы по восстановлению и переделке недостроенного локомотива №8001 стартовали в начале 1945 года, но из-за ограниченных возможностей завода растянулись на несколько лет. Новый теплопаровоз был подготовлен к испытаниям только в сентябре 1948 года. Вскоре локомотив вышел на железную дорогу.

Схема локомотива

Осенью 1948 года и зимой 49-го Ворошиловградский паровозостроительный завод провел заводские испытания нового теплопаровоза. Тестовые поездки показали, что проект имеет заметные проблемы, а реальные значения некоторых показателей не соответствуют расчетным, принятым в проекте. К примеру, среднее индикаторное давление в задних камерах при работе на паре составляло всего 5-7 кгс/кв.см, тогда как проектом предусматривалось вдвое большее. При подаче дизельного топлива давление в камерах доходило до 55 кгс/кв.см, что, в свою очередь, превышало расчетные значения.

Подобные проблемы ухудшали характеристики локомотива, а также затрудняли его эксплуатацию. Так, нестабильная работа силовой установки приводила к тому, что на скоростях менее 30 км/ч теплопаровоз подергивался. Кроме того, специалистам так и не удалось в полной мере реализовать парогазовый цикл работы задних камер, при котором в них дополнительно подавался пар, позволявший повысить мощность.

Звучали предложения отказаться от дополнительной подачи пара и использовать только дизель, но в таком случае локомотив не мог показать расчетные характеристики. Более того, после отказа от полноценного парогазового цикла грузовой теплопаровоз №8001 становился всего лишь незначительно доработанной версией пассажирского №8000 с минимальными отличиями в характеристиках, прежде всего в развиваемой мощности.

По имеющимся данным, испытания теплопаровоза №8001 продолжались до 1949 года и завершились без особых успехов. Локомотив использовался только в тестовых поездках и, насколько известно, никогда не тянул какую-либо полезную нагрузку. Конструкция в существующем виде имела массу недостатков, исправление которых было связано с дополнительной тратой времени.

Продолжение разработки проекта «№8001» посчитали нецелесообразным. К концу сороковых отечественные предприятия разработали первые полноценные тепловозы с электрической передачей, из-за которых теплопаровозы лишились будущего. В середине тридцатых годов идея теплопаровоза заинтересовала железнодорожников благодаря ожидаемому высокому коэффициенту полезного действия – до 13-15% против 6-7% у паровоза. Новые тепловозы, в свою очередь, могли похвастать КПД на уровне 25%. Таким образом, дальнейшие работы по тематике теплопаровозов не имели никакого смысла.

Ввиду отсутствия перспектив испытания прототипа №8001 были прекращены в 1949 году. В течение некоторого времени опытный локомотив хранился на предприятии-изготовителе, а затем, по-видимому, был разобран. Вполне возможно, что бывшие узлы и агрегаты теплопаровоза были использованы для ремонта серийных паровозов, эксплуатировавшихся на железных дорогах страны.

Завершение испытаний локомотива №8001 стало точкой в истории советских теплопаровозов. Предыдущие проекты, ТП1 и «№8000», наглядно показали, что подобная техника помимо преимуществ имеет заметные недостатки. Их исправление заняло слишком много времени, а кроме того, развитию этой техники помешала война. В результате третий проект теплопаровоза появился слишком поздно. К этому времени были построены первые тепловозы с высокими характеристиками, которые не оставляли места локомотивам с комбинированной паровой и дизельной машиной. Закончив испытания теплопаровоза №8001, Ворошиловградский паровозостроительный завод занялся проектами новых тепловозов, которые действительно имели реальные перспективы. Больше в нашей стране теплопаровозы не разрабатывались и не строились.


По материалам:
http://poezdon.ru/
http://mstrainsim.narod.ru/
http://strangernn.livejournal.com/
Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955. – изд. 2-е, переработанное и дополненное. – М.: «Транспорт», 1995

Источник: topwar.ru