Теплопаровозный тупик. Часть 2

К этому времени Л. М. Майзель получил диплом вуза и на продвижение своей идеи отправился в Луганск, где созданную конструкторскую группу возглавили инженеры А. С. Близнянский, Д. В. Львов и П. А. Сорока (впоследствии Павел Анатольевич — директор завода с 1952 по 1965 гг., в честь его названа одна из улиц современного Луганска), а также Турак, Пахомов, Гуревич, Григорьев, Шторопов и др.

 Продолжение. Начало см. в № 9 2021 г. «Науки и Техники»

 В отличие от Коломенского завода, где в качестве топлива было решено использовать газ, луганский теплопаровоз разрабатывался под дизельное топливо.

Конструктивно луганский теплопаровоз, подобно обычному паровозу, имел по одному цилиндру для каждой из сторон, однако располагались они не впереди локомотива, а посредине. Диаметр цилиндров составлял 430 мм при ходе поршня 770 мм (для ИС и ФД эти показатели равнялись 670 и 700 мм соответственно). При этом диаметры колес остались неизменными, 1 850 мм, а их усиленная конструкция повторяла аналоги с последних модификаций ИСов.

В каждом цилиндре двигались по два расходящихся поршня, образующих три полости: 

• передняя полость между передней крышкой цилиндра и передним поршнем — первая рабочая зона для пара; 
• средняя полость между расходящимися поршнями — вторая рабочая зона для пара и/или дизельного топлива или нефти; 
• задняя полость между задней крышкой цилиндра и задним поршнем — третья рабочая зона для пара.

Принцип работы силовой установки состоял в следующем. При трогании с места водяной пар попеременно подается во все три полости — либо в среднюю полость, либо одновременно в крайние полости, заставляя поршни двигаться навстречу друг другу или в противоположные стороны. При достижении локомотивом скорости 12–15 км/ч (это до 250 м пробега) частота движения поршней достигает того момента, при котором начинают действовать условия детонации (самовоспламенения), как в обычном дизельном двигателе, и вместо пара в среднюю полость начинает впрыскиваться (с помощью специального толкателя системы Аршаулова) дизтопливо. Далее средние полости работают как двухтактный дизельный двигатель. Продувка отработанных газов осуществляется с помощью специальной турбовоздуходувки.

Золотниковый механизм парораспределения по полостям соответствовал паровозу Су.

Охлаждение цилиндров обеспечивалось оригинальным конструктивным решением. Подобно современному дизельному двигателю на луганском теплопаровозе цилиндры охлаждались наружной водяной рубашкой, из которой нагреваемая вода дальше уходила в тендер и грела воду, поступающую в котел теплопаровоза по системе впрыска разработки Брянского завода. Получался замкнутый водооборот. Кроме того, в самой головке поршня имелась масляная камера объемом 22 литра, благодаря которой дополнительно снижалась рабочая температура уплотнительных колец цилиндра и самой средней полости.

В связи с тем, что блоки цилиндров смещены в центр рамы, для них пришлось дополнительно ввести турбодымосос от паровоза СОк, который создавал необходимую тягу из топки во время стоянок и в пути. Турбодымосос работал от отработавшего пара (подобный принцип взят с паровозов с конденсацией пара, см. «Железный Серго», НиТ № 5, 2020 г.).

В связи с уменьшенным расходом пара на теплопаровоз установили меньший водяной котел, от паровоза Су, чем уже частично снижался вес локомотива при дальнейшем увели- чении веса от дополнительно устанавливаемого нового оборудования. Хотя котел имел полную испаряющую поверхность 199 м2 вместо 295 м2 у паровозов ИС и ФД, однако его пришлось дорабатывать заменой формы топки, упрочнением котла и поднятием давление воды до 20 атмосфер, что должно обеспечивать мощность 3 000 л. с., как у пассажирского паровоза ИС.

Облегченные колесные пары, сцепные дышла и узлы рамы позаимствовали с обтекаемого паровоза ИС (см. «Железный Иосиф», НиТ № 3(82), 2013 г.).

С целью дальнейшего снижения веса локо- мотива уменьшили длину кабины машиниста, что повлекло за собой соответствующую доработку тендера — его взяли, опять-таки, с ИС. С него же взяли и автоматический углеподатчик.

Мудреного конструкторского решения потре- бовал необычный движитель локомотива. В нем передача вращающего момента к колесным парам осуществляется при помощи двух отбойных валов, располагаемых один спереди, а другой сзади колесных пар. Расходящиеся поршни в блоке цилиндров потребовали расположения пальцев поршневого и сцепного дышла на переднем отбойном валу под углом 180°, при этом правый и левый кривошипы на каждом отбойном валу взаимно смещены на 90°. На заднем отбойном валу головки сцепного и поршневого дышла расположены на одной оси, для их уравновешивания поставлены противовесы.

Изюминкой такого изощренного движителя стала хорошая динамическая уравновешен- ность всех подвижных частей механизма и рав- номерные нагрузки на колесные оси. Опыт эксплуатации теплопаровоза выявил и еще два преимущества — это достижение скорости до 130 км/ч и минимальный износ колес, всего 2 мм после 30 тыс. км пробега (обтекаемый ИС бегал со скоростью до 115 км/ч, износ колес был в три-четыре раза больше).

Продолжение статьи читайте в октябрьском номере журнала "Наука и техника" за 2021 год.  Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.

В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.