?

Log in

No account? Create an account

Yelkz

... уютный фотобложек для фотовсячины

Previous Entry Поделиться Next Entry
Заметки о железнодорожном транспорте: Эволюция тепловозов в СССР и России
Паранормальная шляпа
yelkz


Коль скоро рассказал об электрификации СССР, родах токов и эволюции электровозов не лишним будет и в тепловозах разобраться. Ведь надо понимать, что когда в 1956-м году в СССР по сути провозгласили конец эпохи паровозов, на замену им начали внедряться именно тепловозы: электрификация процесс всё-таки долгий, водить составы нужно было сразу. Ну и коль скоро провозгласили переход к новым типам подвижного состава, логично что база для замены уже была очень обширная и формировалась она не один десяток лет.

Итак, что же такое тепловоз. Это автономный локомотив c двигателем внутреннего сгорания (чаще всего дизельным), энергия которого через силовую передачу (электрическую, гидравлическую, механическую) передаётся на колёсные пары. По сути дела можно сказать, что имеется некий генератор, который вырабатывает энергию, которая передаваясь каким-то образом (чаще всего обычная электрическая передача) уже поступает на тяговые электродвигатели, сопряженные с колёсными парами. В этом плане тепловозы и электровозы очень похожи: и у тех и других ТЭД-ы сопряжены с колёсными парами, просто энергию для их питания они берут из разных источников. Электровозы из контактной сети (дальше преобразовывая тем или иным образом), а тепловозы от непосредственного сжигания топлива.


ЩЭЛ1 - советский магистральный тепловоз


И вот тут интересный момент. Хотя эксперименты с ТЭД-ами и их внедрение началось в конце XIX-го века, в начале XX-го уже где-то активно велась электрификация железных дорог с внедрением соответствующей техники - родиной магистрального тепловозостроения является СССР. Начало отечественного тепловозостроения было положено 4 января 1922 года постановлением СТО РСФСР, инициатором которого был В. И. Ленин. Рассматривались разные проекты и схемы, в итоге. Строительство тепловозов с электрической передачей осуществлялось: на заводах Ленинграда (ЮЭ№ 002, позднее обозначался ГЭ1, Щ — ЭЛ1 и ЩЭЛ1) по проекту профессора Я. М. Гаккеля и в Германии (ЮЭ№ 001, позднее Э — ЭЛ2 и ЭЭЛ2) по проекту профессора Ю. В. Ломоносова. Тепловоз с механической передачей (ЭМХт3) построен по проекту Ломоносова, Мейнеке, Шверта и Добровольского в 1923—1926 годах на немецком заводе Гогенцоллерн и прибыл в СССР в 1927 году. Тепловоз по проекту Шелеста с дизелем в качестве генератора газов должен был быть построен в Великобритании, но этому помешала состояться политическая обстановка:


ЩЭЛ1 - советский магистральный тепловоз


Таким образом, первыми в мире магистральными тепловозами стали советские ЩЭЛ1 системы инженера Гаккеля и ЭЭЛ2 системы инженера Ломоносова, оба имели электрическую передачу, были построены в 1924 году и совершили свои первые поездки по заводским путям: ЩЭЛ1 5 августа, а ЭЭЛ2 6 ноября 1924 года, для последнего на заводской территории был специально проложен путь с колеей 1524 мм. Это были первые в мире мощные магистральные тепловозы, пригодные к практической эксплуатации. Оба они использовались в поездной работе, причем, ЭЭЛ2 был отстранен от эксплуатации по моральному устареванию в 1954 году (ЩЭЛ1 к слову после 1934-го использовался уже как передвижная электростанция):


ЮЭ (он же в дальнейшем ЭЭЛ2) - один из первых магистральных тепловоз, давших начало целой серии


Между тем эксперименты в тепловозами в СССР продолжались, в 1934-м году был построен локомотив ВМ (Вячеслав Молотов) — первый советский двухсекционный тепловоз. Был создан в единственном экземпляре, получив обозначение ВМ20, где 20 - округлённое значение нагрузки на ведущую ось. Был построен по заданию ОГПУ, согласно которому требовался тепловоз, обеспечивающий «предельное использование современного состояния пути, а также винтовой стяжки» (из постановления Комитета реконструкции железнодорожного транспорта). По мощности и силе тяги должен был быть эквивалентен паровозу серии ФД, а каждая его секция — тепловозу серии ЭЭЛ. Однако из-за спешки в производстве на нём были применены серийные тяговые электро­двига­те­ли, которые были недостаточно мощными, вследствие чего тепловоз так и не смог удвоить веса поездов на тепловозных линиях:


ВМ20 - первый советский двухсекционный тепловоз


Помимо магистрального движения проводились опыты внедрения тепловозов на маневровых работах. В 1933-м году на Калужском машиностроительном заводе был построен локомотив АА (Андрей Андреев) — опытный маневровый тепловоз. На нём кстати в противовес магистральным для привода использовалась механическая передача. Тепловоз совершил всего несколько опытных поездок, в ходе которых обнаружился ряд дефектов двигателя. По этой причине тепловоз АА так и не поступил в эксплуатацию, однако наработки заложили основу для дальнейшего развития маневровых тепловозов:


АА - опытный советский маневровый тепловоз


В целях перевода советских железных дорог на тепловозную тягу, по результатам эксплуатации первых тепловозов было решено положить в основу серии локомотивов построенный в конце 1924 года по заказу Российской железнодорожной миссии в Германии образец ЭЭЛ2 равный по мощности паровозу Э и имевший электрическую передачу постоянного тока. Так в 1932-м году появился Тепловоз ЭЭЛ — первый советский серийный грузовой тепловоз с электропередачей постоянного тока с регулированием по каскадной схеме Варда Леонардо в модификации швейцарского инженера-электротехника Бовери. До снятия с производства было построено, включая опытные образцы, 46 тепловозов серии ЭЭЛ. В процессе эксплуатации был выявлен ряд технических недостатков, в связи с чем конструкция элементов тепловоза постоянно дорабатывалась. Окончательно постройка тепловозов ЭЭЛ на Коломенском заводе была остановлена в связи с началом Великой Отечественной войны. Но в целом, несмотря на несовершенство системы эксплуатация тепловозов показала высокую эффективность их применения по сравнению с паровозами:


ЭЭЛ — первый советский серийный тепловоз


Следующим импульсом для развития тепловозов в СССР стали зарубежные поставки по ленд-лизу. В 1943 году НКПС Советского Союза поставил вопрос о заказе в США серии тепловозов для советских железных дорог. Для этих целей американская фирма American Locomotive Company (АЛКО) спроектировала тепловоз RSD-1 (шестиосная версия тепловоза RS-1). В СССР им присвоили обозначение ДА (дизельный локомотив компании АЛКО, изначально ДА20) и в 1945-м году они начали вводиться в эксплуатацию. Всего было поставлено 68 таких локомотивов (планировалось 70 - но два потонули при транспортировке). Тепловозы эксплуатировались около 40 лет. Наибольшее количество тепловозов серии ДА было исключено из инвентаря железных дорог СССР в 80-х годах:


Тепловоз ДА20, поставлявшийся в СССР из США по ленд-лизу


В 1947 году на Харьковском заводе транспортного машиностроения (ХЗТМ) был построен первый тепловоз серии ТЭ1. Его прототипом послужил американский тепловоз серии ДА. С этого момента начинается новая страница тепловозостроения в СССР. Кстати в отличие от других типов железнодорожного транспорта у тепловозов система обозначения была унифицированной, поэтому уже по одному названию можно было многое сказать о локомотиве:
Т — тепловоз
Э — электрическая передача
Г — гидравлическая передача
П — пассажирский
М — маневровый
Стоящая впереди цифра обозначает количество секций (например, 2ТЭ116 — тепловоз из двух секций; 4ТЭ10С — из четырёх секций). Отсутствие впереди цифры чаще всего указывает на тепловоз из одной секции. В наименованиях большинства магистральных тепловозов по номеру серии можно определить и завод-изготовитель:

От 1 до 49 — Харьковский завод транспортного машиностроения,
От 50 до 99 — Коломенский тепловозостроительный завод,
От 100 и выше — Луганский тепловозостроительный завод

Исключением из этого правила служит серия тепловозов М62 (о которых я делал даже отдельный пост):


ТЭ1 - первый послевоенный серийный тепловоз, за основу которого взят американский ДА


И ещё один интересный момент. Сами формы локомотивов. Первые советские магистральные магистральные тепловозы (ТЭ1 и и попытка его доработки ТЭ5) являясь копией американцев унаследовали их компановку. Эта компоновка потом нашла применение в маневровых локомотивах. В то время как первые крупное серийные ВМЭ1 и ЧМЭ2 несколько отличались по виду, то более поздние ЧМЭ3 и ТЭМ2 уже внешне копии ТЭ1:


Тепловоз ТЭ5 - дальнейшие попытки доработать ТЭ1



ВМЭ 1 — венгерский маневровый тепловоз с электрической передачей, тип 1, производство завода завод МАВАГ (Ganz MÁVAG)



ЧМЭ2 — это чехословацкий маневровый тепловоз с электрической передачей, тип 2 (тип 1 не было - 1 - это ВМЭ1)



ТЭМ2 — тепловоз маневровый, с электрической передачей, тип 2. Постройки Брянского машиностроительного завода


14
Тепловоз ЧМЭ3 — чехословацкий маневровый тепловоз, одна из наиболее распространённых серий маневровых локомотивов


Впрочем дальнейшая эволюция тепловозов в СССР пошла несколько по другому пути. Помимо ДА в СССР по ленд-лизу была поставлены ещё 30 тепловозов, получивших наименование ДБ (дизельный локомотив завода Балдвин; заводское обозначение — 0-6-6-0 1000/1 DE). Несмотря на одинаковый литер серии с тепловозом ДА, не имел с ним практически ничего общего, и, по мнению многих авторитетных конструкторов, ему следовало бы дать обозначение серии другим литером. В отличие от ДА имевшего кузов капотного типа, у тепловоза ДБ кабина машиниста была расположена на конце полуобтекаемого кузова, что позволяло значительно улучшить обзор пути, но требовало разворота локомотива на конечных станциях. Основная рама тепловоза представляла собой весьма сложную отливку, которая однако была удобна для установки различного оборудования (в том числе дизеля, автосцепки и буферов). Слабым местом этих тепловозов был дизель, отличавшийся низкой прочностью элементов конструкции:


Тепловоз ДБ, поставлявшийся в СССР из США по ленд-лизу


А уже в 1948-м году появился ТЭ2 (тепловоз с электрической передачей, 2-я модель) - первый советский крупносерийный тепловоз (выпущено более тысячи секций) и первый серийный двухсекционный локомотивом с двумя кабинами без площадок в вагонных кузовах на несущих рамах, опирающихся на идентичные тележки — компоновка, унаследованная последующими поколениями советских магистральных локомотивов. По многим агрегатам унифицирован с выпускавшимся ранее тепловозом ТЭ1, но скомпонован принципиально по-иному. Так например здесь была решена проблема ДБ - за счёт двух секция с кабинами по концам уже не требовался разворот. Тепловоз ТЭ2, имея мощность в 2 раза бо́льшую, чем тепловоз ТЭ1, был на 74 тонны легче и на 9,9 метра короче двух сцепленных тепловозов ТЭ1, отличаясь компоновкой (вагонная с несущей рамой вместо капотной), конструкцией экипажной части, наличием групп из двух постоянно соединённых последовательно тяговых электродвигателей, усовершенствованными силовыми цепями и управлением вспомогательным оборудованием, более мощным, но менее габаритным холодильником. Тепловозы серии ТЭ2 имели силу тяги длительного режима 22 тс при скорости длительного режима 17 км/ч.


ТЭ2 - советский магистральный тепловоз


Следующим этапом развития тепловозостроения в СССР стали создание и освоение в серийном производстве двухсекционного тепловоза ТЭ3. Опытная секция серии ТЭ3 была построен на ХЗТМ в 1953 г., а в 1956 (после XX-го съезда ЦК КПСС) развернуто его крупносерийное производство. Создание этого локомотива, построенного на той же компоновочной основе, что и ТЭ2, но более мощного, стало значительным шагом вперёд и обеспечило прорыв в разитии тепловозной тяги в СССР. По мощности ТЭ3 превосходил самые мощные паровозы того времени (4000 л. с. против 3100 у ФД в форсированном режиме, 2600 л. с. у ЛВ, 3070 л. с. у П36 — самого совершенного послевоенного пассажирского паровоза), а по силе тяги значительно их превосходил, при этом ТЭ3 развивал с поездами существенно большие скорости. На магистралях ТЭ3 оставался основным тепловозом до середины-конца 70х годов XX века, на малодеятельных линиях широко использовался до конца 80х годов. Конструкция ТЭ3 была настолько удачной, что в середине 80х годов ставился вопрос о возобновлении его серийного выпуска:


ТЭ3 - советский магистральный тепловоз


Тут надо сделать важное уточнение про типы передачи у локомотивов. Подавляющее большинство тепловозов использует электрическую передачу (можно понять по буковке "Э" в название), однако встречатся и гидравлическая передача.


ТГ102 — грузо-пассажирский двухсекционный тепловоз с гидропередачей


Гидравлическая (гидродинамическая) передача включает гидроредуктор и механическую передачу на колёсные пары. В гидроредукторе крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформаторов. В общем виде гидроредуктор представляет собою комбинацию нескольких гидротрансформаторов и/или гидромуфт, реверс-редуктора и одной или нескольких шестеренчатых передач. Гидромуфта состоит из насосного колеса, вращаемого двигателем, и турбинного колеса, с которого снимается мощность. Насосное и турбинное колеса находятся на минимальном расстоянии друг от друга в герметической торообразной полости, заполненной жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет промежуточное — реакторное колесо, изменяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества и давления рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса, переключение же гидротрансформаторов осуществляется опустошением отключаемого и заполнением включаемого маслом. Для повышения КПД передачи используются самоблокирующиеся обгонные муфты, пакеты фрикционов, на определённых режимах замыкающие элементы передачи.


ТГМ1 - советский маневровый тепловоз с гидропередачей


Гидравлическая передача легче электрической, не требует расхода цветных металлов, менее опасна в эксплуатации. Однако гидропередача — прецизионный агрегат, требующий высокой квалификации и технической культуры обслуживающего персонала, а также высокого качества масел; ввиду несоблюдения указанных «условностей» и недоведённости конструкции эксплуатация тепловозов ТГ в СССР не была успешной. В СССР и в России гидропередача применяется главным образом на маневровых тепловозах (ТГМ), а также на магистральных тепловозах малых серий (ТГ102 — самая многочисленная нормальной колеи; ТГ16, ТГ22 — узкоколейные для Сахалинской ЖД)


ТГМ3 - советский маневровый тепловоз с гидропередачей


Ну и разумеется стоит упомянуть про механическую передачу (таковая применяется например в автомобилях). В 20-е годы параллельно электрической передачей на заводах Гогенцоллерн, Крупп и Магнет верке создавался первый в мире мощный тепловоз с механической передачей, вначале называвшийся Юм005 и позже переименованный в ЭМХ3. Этот тепловоз вначале проектировался как тепловоз с гидростатической передачей конструкции Ф. Х. Мейнеке, однако технический уровень того времени не позволил воплотить передачу на практике. В итоге тепловоз получил трехступенчатую механическую коробку передач, изменявшую крутящий момент и ту же систему передачи на колесные пары с отбойным валом, что планировалась для работы с гидропередачей Мейнеке. Переключение передач в коробке осуществлялось электромагнитными муфтами под контролем специального прибора, показывавшего разницу оборотов ведущего и ведомого валов. Между дизелем и МКПП находились главная электромагнитная муфта, обеспечивавшая некоторое проскальзывание при включении и плавность соединения дизеля с передачей, и пара конических шестерен. Несмотря на принятые меры, переключение передач все-таки сопровождалось рывками, ломавшими зубья у конических шестерен и приводившими к разрыву поезда. Не спасло положение искусственное понижение мощности дизеля — такого же, как на ЭЭЛ, только с реверсом. ЭМХ3 стал единственным в мире мощным магистральным тепловозом с механической передачей, работавшим с поездами. Он же имел наивысший КПД — 30-31 %. На ЭМХ3 был достигнут физический предел возможностей механической трансмиссии, впоследствии даже автомобили с мощностью двигателя более 500—600 л. с. снабжались и снабжаются либо гидропередачей, либо электропередачей («Катерпиллер», «Юнит Риг», «БелАЗ»):


ЭМХ3 единственный в мире мощным магистральным тепловозом с механической передачей


И ещё одно разделение. Помимо грузовых составов тепловозная тяга начала внедряться для пассажирских перевозок. В 1955 году было принято решение о проектировании пассажирского тепловоза на базе грузового ТЭ3. В проект ТЭ3 был внесён ряд изменений и в конце 1956 Харьковский завод транспортного машиностроения изготовил первый двухсекционный тепловоз серии — ТЭ7-001. От ТЭ3 тепловоз отличался передаточным числом тягового редуктора (66:26 вместо 75:17), а от первых серий и конструкцией кабины машиниста. Кабина стала более высокой, светлой и менее звукопроницаемой. Впоследствии она стала использоваться на всех выпускаемых ТЭ3. Изменение передаточного числа позволило увеличить скорость длительного режима с 20 до 25 км/ч при одновременном уменьшении силы тяги. Изначально проектная скорость была определена на уровне 140 км/ч, однако по результатам эксплуатации с целью ограничения воздействия на путь ограничена 100 км/ч:


Тепловоз ТЭ7 — первый советский пассажирский тепловоз


Следующим этапом стало появление семейства локомотивов ТЭ10 (как односекционных, так и двух-, трёх- и даже четырёхсекционных модификаций). Собственно это семейство, идущее на смену ТЭ3 на долгие годы заложило стандарты тепловозостроения в СССР (локомотивы этого семейства непрерывно модифицировались, однако общий выпуск продолжался почти 50 лет - с 1958 по 2007 годы):


2ТЭ10Л - модификация 2ТЭ10, выпускавшаяся Луганским машиностроительным заоводом с 1961-го года


А в 1960-м году стало окончательное выделение пассажирских тепловозов в отдельное семейство. Первым таким локомотивом стал ТЭП10 "Стрела" (изначально обозначались ТЭ11 - под этой серией выпущены первые два тепловоза). В дальнейшем все пассажирские тепловозы также получали буковку "П" в названии:


ТЭП10 — тепловоз с электрической передачей пассажирский. Именное обозначение — «Стрела»



ТЭП60 (тепловоз с электрической передачей, пассажирский, 60-я серия) — пассажирский шестиосный тепловоз


Что же касается семейство ТЭ10, то в дальнейшем вместо округлой кабины, как у ТЭ2/ТЭ3 они стали компоноваться квадратной кабиной - именно в таком виде они и встречаются поныне:


Тепловоз 2ТЭ10У


Кстати помимо флагмана локомотивостроения в СССР - Харьковского завода ХЗТМ к производству подвижного состава подключился Ворошиловградский (Луганский) тепловозостроительный завод. Он производил локомотивы серии ТЭ3 и ТЭ10, а в 1971-м уже начал делать собственную разработку - семейство тепловозов 2ТЭ116:


Тепловоз 2ТЭ116


Кстати они же производили экспортные М62 (которые впрочем успешно применялись в и Советском Союзе):


Тепловоз М62


Собственно в таком виде тепловозы и просуществовали в СССР, то есть конечно строились какие-то небольшие опытные экспериментальные образцы и даже партии, но в целом на грузовых линиях постепенно выводящиеся ТЭ3 и идущие на замену ТЭ10/ТЭ116, на пассажирских ТЭП60 и разработанные в 1975-м году ТЭП70 - вот основной костяк тепловозного транспорта позднего СССР:


Тепловоз 2ТЭ121 — магистральный грузовой тепловоз с секционной мощностью в 4000 л.с.



ТЭП80 — опытный пассажирский тепловоз производства Коломенском тепловозостроительном заводе. Локомотив является мировым рекордсменом по скорости среди пассажирских тепловозов (271 км/ч)


Да и собственно современная Россия отличается пока не сильно. Пассажирские перевозки - это всё те же ТЭП70 (а также модель ТЭП70БС - глубокая модификация 2002-го года):


Пассажирский тепловоз ТЭП70БС


В плане грузовых перевозок в Луганский завод для России начал выпускать модификацию 2ТЭ116У (идущей на замену устаревшим 2ТЭ116), однако в 2014-м году выпуск этой серии окончательно прекратился:


Грузовой тепловоз 2ТЭ116У


Сейчас отечественным флагманом грузового тепловозостроения является 2ТЭ25КМ - если разобраться не так сильно отличающаяся от 2ТЭ116У модель, у которой впрочем в процессе эксплуатации были выявлены и устранены все недостатки и сейчас идёт внедрение именно этой серии. Ну а в перспективе всё-таки хотелось бы, чтоб пошло внедрение тепловозов нового поколения - 2ТЭ25А, которые используются асинхронные тяговые электродвигатели (вместо более старых коллекторных) - но пока что в силу сложного изготовления таких ТЭД-ов - это всего лишь небольшая серия:


Грузовой тепловоз 2ТЭ25КМ


И ещё пару слов о топливе. Все тепловозы в качестве топлива используют дизельное топливо. Однако в данное время ведутся наработке по использованию в качестве топлива сжиженного природного газа. На маневровых работах таким проектом стал ТЭМ19 (Тепловоз с Электрической передачей, Маневровый, 19-й тип) — шестиосный маневровый тепловоз с газопоршневым двигателем, главной особенностью которого является двигатель, работающий на СПГ:


Маневровый тепловоз ТЭМ19 с газопоршневым двигателем


В плане магистральных локомотивов всё ещё интереснее. Газотурбовоз ГТ1 (позднее ГТ1h) — российский опытный тепловоз с газотурбинным двигателем. На нём используется электрическая передача: газотурбинный двигатель, работающий на сжиженном природном газе, соединён с генератором переменного тока, а вырабатываемый последним ток выпрямляется и подаётся на тяговые электродвигатели, которые и приводят локомотив в движение. Пока в общем только опытные образцы (которые впрочем уже поступили в опытную коммерческую эксплуатацию), но кто знает - может это и есть один из вариантов эволюции тепловозов:


Газотурбовоз ГТ1 (позднее ГТ1h)


P.S. Небольшое уточнение. В посте помимо моих собственных фотографий (цветные) также использовались материалы из Википедии!

Метки:

Избранные записи из этого журнала


  • 1
Оень познавательно! Спс!

У меня там ранее ещё был такой же познавательный про электропитание, а дальше ещё хочу подобное про электрички сделать!

Ну в общем тему эту потихоньку развиваю ;-)

Ну нах такие портянки строчить,да еще из вики
Проще надо быть,на дворе 21век уже давно
Гт1 в серию вряд ли пойдет,уж больно газ горючии,аж контактную сеть пережигает
Ну а луганские дизеля самые дизелистые дизеля в мире это да
Экологические поезда .mp4: https://youtu.be/trKF55sy6EI
Не дай бог жить там,где они до сих пор эксплуатируются


У нас на дороге в планах вообще все луганские дизеля убрать до конца года (даже относительно новые У-серии) - с 25-ками освоились, все косяки которые были изначально как-то убирают (старые гоняют на завод на доработку, новые уже нормально делают)
Спрашивал куда их девают - говорят куда-то подальше - в Казахстан, Монголию и т.п.

Ха
Я помню в 97ом году ехал на пдсе пермь-адлер и всю дорогу торчал башкой из форточки,они тогда ещё вниз открывались
И по волгоградской области нас тащило луганское дымящее чудовище
Аж вагоны после него с бельем все чёрные были
Но прикол я вышел в волгограде подышать,а надо мной все ржут
А понять не могу почему
А оказалось у меня вся рожа была в саже от его копати,как у трубочиста

Не правильная серия

(Анонимно)
Подпись под фото тепловоз серии ЧМЭ3, на самом деле это ТЭМ1

Re: Не правильная серия

Да, действительно!
Спасибо, поправил

  • 1