Теплопаровозный тупик

Глядя на это скопище шатунов и дышел, сначала приходит мысль, что конструкторы решили, говоря современным языком, либо поизгаляться друг перед другом — кто на что горазд, либо они явно переутомились в создании паровозов.

Однако эти локомотивы возникли неслучайно и совершенно адекватно смотрелись в своем времени, им предвещали большое будущее. Но они стали короткой и мимолетной историей в своей эпохе. Чуда не случилось.

А как хорошо все начиналось!

Уже в конце ХVII в. ученые X. Гюйгенс и Ж. Готфейль высказали идею о некой машине, где одновременно использовались бы энергии пороха и сжатого воздуха.

Более продуманное объединение таких энергий предложили французы братья Ньепс. Хотя они и прославились созданием фотографии, однако имели еще одно увлечение, на которое в 1815 г. даже получили патент. В нем они изложили принцип такта теплового двигателя: «Вводить постоянно равный заряд горючего, чтобы разрежение было всегда одинаковым», затем «выбрасывать это горючее с известной предосторожностью, так как оно не должно падать всей массой и не должно также слишком рассеиваться», а уже после этого «своевременно вводить и надлежащим образом располагать пламя, на которое нужно направить горючее». После этого предлагалось «возобновлять каждый раз воздух, испорченный сгоранием».

А вот австрийский механик Ф. Редтенбахер в письме к крупнейшему авторитету в области теплотехники г. Цейнеру вообще предсказывал крайне недолговечную жизнь паровым машинам. Свою догадку он обосновывал высокой их расточительностью, уже наметившейся тенденцией повышать КПД и неизбежным переходом на более продуктивные машины, которым Ф. Редтенбахер предрекал работу на дешевых тяжелых углеводородных видах топлива, например, мазуте или светильном газе. Его уму можно только удивляться, ведь это письмо датировано 1856 г.

Свой патент получил и бельгиец Ж. Э. Ленуар. Этот изобретатель создал ряд конструкций, напоминавших паровую машину, но работавших уже как раз на керосине… как углеводородном виде топлива. Патент от 1860 г.

Аналогичные идеи высказывались и в России. На 23-м Совещательном съезде инженеров службы подвижного состава и тяги Российской империи, проходившем в Петербурге в 1901 г., большой интерес вызвал доклад представителя Среднеазиатских железных дорог Николая Осиповича Текштрема о керосиновых двигателях. Излагая свои впечатления от тогдашней новинки — двигателя Дизеля, он подчеркнул, что «результаты опытов с ним поразительны» и «двигатель Дизеля, хотя и недавно построенный, по-видимому, ожидает блестящая будущность».

Нашлись и противники. Представитель Полесских железных дорог П. Л. Павлович, тоже видевший своими глазами работу этих двигателей на выставках в Цюрихе и Киеве, утверждал, что работа двигателей Дизеля удовлетворяла всех, однако требовался «чудовищный» ремонт клапанов и форсунок, которые постоянно засорялись. Он считал, что «в железнодорожной практике моторы Дизеля не могли найти применение».

И действительно, жизнь показывала, что большой вес дизельной установки и невозможность прямой передачи вращающего момента от коленвала двигателя к колесным парам железнодорожного локомотива казались делом совсем непростым. Получалось, все козыри сторонников двигателей внутреннего сгорания для вождения тяжелых составов были биты, и лишь паровая тяга имела все необходимые качества для трогания с места и разгона многовагонных составов.

Однако у Н. О. Текштрема нашлись свои последователи. Отстаивая идею необходимости перехода на дизельную тягу, инженер-железнодорожник Н. Г. Кузнецов привел такой устный расчет: дизельный локомотив мощностью в 360 л. с. с составом из шести груженых вагонов сможет пройти из Петербурга в Москву и обратно без остановок для экипировки, израсходовав всего 1,44 тонны нефти. Не нужны ни устройства водоснабжения на промежуточных станциях, ни склады запасов топлива. Для обычного паровоза такой же мощности этого топлива хватило бы только на 2,5 часа езды или на 150 верст. Кроме того, паровоз сделал бы за это время как минимум 15 остановок для набора воды. Закончил же он свою арифметику так: «Не смотря на значительное число сторонников паровых машин и противников новых калорических двигателей, приписывающих им разные недостатки, как то: сложность конструкции, невозможность изменения в широких пределах числа оборотов, недопустимость перегрузки и т. п., эти двигатели с каждым днем завоевывают себе все больший и больший район деятельности. Не далеко то время, когда двигатели внутреннего сгорания совершенно вытеснят паровые машины или, по крайней мере, заставят прибегать к ним лишь в исключительных случаях». Как записано в отчете того Совещательного съезда, «последние слова докладчика вызвали бурные аплодисменты».

Хотя аплодисменты и были легки, да практика казалась неподъемной.

Вот, например, коллектив инженеров Ташкентской железной дороги предложил проект тепловоза, в котором запуск дизеля производился путем расцепления колес со своей осью при помощи пневматической муфты, причем она даже прошла испытание на паровозе. Существовал и другой проект, предусматривавший дополнение паровоза дизель-компрессором, нагнетавшим воздух в паровозные цилиндры. Основной проблемой стало адиабатное охлаждение воздуха при расширении и, как следствие, обмерзание (!) цилиндров во время работы.

Вообще многие отечественные изобретатели имели свои разработки по тепловозам. Среди них и уже упоминавшийся выше инженер Н. Г. Кузнецов (их с полковником А. И. Одинцовым соместный проект представлялся специалистам 8 декабря 1905 г.), и профессор Я. М. Гаккель, и профессор в области теплотехники В. И. Гриневецкий (его двигатель запатентован в 1906 г. и построен в 1909 г.), и инженер Е. Е. Лонткевич (проект тепловоза 1915 г.), и студент Московского высшего технического училища А. Н. Шелест (под руководством В. И. Гриневецкого).

В 1909–1913 гг. на Коломенском машиностроительном заводе под руководством инженера Ф. X. Мейнеке разрабатывались проекты тепловозов различной мощности. Однако все это со стороны царизма упорно оставалось без ответа.

Подобными проблемами мучились и иностранные изобретатели.

В 1908 г. власти штата Нью-Йорк вообще кардинально подошли к теме паровоза. Они просто взяли и запретили паровозную тягу на территории нью-йоркского острова Манхэттен южнее реки Харлем. В 1923 г. этот запрет еще более ужесточили. Так называемый Акт Кауфмана, который должен был вступить в силу с 1 января 1926 г., предписывал всем железным дорогам, чьи линии хотя бы частично находились в границах Нью-Йорка и его пригородов, использовать исключительно электровозы. Однако не помогла сила закона, и по ряду причин властям штата Нью-Йорк вскоре пришлось снять шляпу перед ненавистными «монстрами».

Продолжение статьи читайте в сентябрьском 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.