Газотурбовоз. «Реактивный» локомотив. Продолжение
Газотурбовоз ГТ1h-002. Фото: Self-photographed / wikimedia.org
Продолжение. Начало здесь
«Реактивные» вагоны и некоторые другие случаи применения ГТУ
В то же время инженеры не оставляли попыток приспособить реактивный двигатель или газотурбинную установку в качестве источника движущей силы на тех или иных транспортных средствах. А зачем, собственно, утруждаться с турбиной и приводом на электрогенератор и вообще всей электромеханической трансмиссией? Не проще ли просто взять и поставить на локомотив авиационный турбореактивный двигатель? Такой вариант был опробован, причем как за рубежом — во Франции и США, так и в Советском Союзе.
Калининский, ныне это Тверской, вагоностроительный завод в результате совместной работы с ОКБ-115 Александра Сергеевича Яковлева, а также специалистами ВНИИ вагоностроения построил экспериментальный турбореактивный вагон для высокоскоростного движения на базе головного вагона электропоезда ЭР22. На крыше этого вагона устанавливались сразу два ТРД — турбореактивных авиационных двигателя с суммарной силой тяги 30 кН. При испытаниях «реактивного» вагона была достигнута скорость 249 км/ч!
Скоростной вагон-лаборатория на базе вагона ЭР22. Фото: архив Калининского вагоностроительного завода
Проведенные испытания подтвердили расчетные характеристики «турбовагона» и доказали его пригодность для использования на скоростных участках железных дорог. Вот только перестроить всю железнодорожную инфраструктуру для эксплуатации и обслуживания «реактивных» турбовагонов и поездов на реактивной тяге оказалось делом весьма сложным и затратным. Помимо этого, требовались специалисты по эксплуатации ТРД, которых нужно было еще подготовить. В итоге, посчитав все «за» и «против», эту тему решили закрыть.
Во второй половине 1950-х, помимо железнодорожников, темой газотурбинных силовых установок занялись конструкторы автомобилей. В 1959 году в нашей стране появился первый экспериментальный междугородный газотурбинный автобус. Машина представляла собой серийный отечественный автобус ЗИС-127, на который была установлена двухвальная газотурбинная установка. Машина создавалась совместными усилиями инженеров Автозавода имени Сталина (ЗиС) и Центрального научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ).
Первый отечественный автобус с газотурбинным двигателем НАМИ-053 Турбо. Фото: НАМИ
Газотурбинный автобус получил название НАМИ-053. Автобус с ГТУ был удачно испытан. По итогу испытаний было отмечено, что двигатель отлично переносит все режимы эксплуатации, не склонен к перегреву, из недостатков упоминалась трудность управления, поскольку двигатель почти мгновенно набирал обороты, что, в свою очередь вызывало очень большой расход горючего. Во многом поэтому он и не получил массового распространения, хотя разработки автомобилей с газотурбинными двигателями продолжались до конца 1970-х.
Газотурбовозы сегодня
В наши дни конструкторы снова вернулись к вопросу использования на локомотивах газотурбинных установок с применением современных технологий и новых инженерных решений. В начале XXI века у отечественных специалистов-локомотивщиков вновь появился интерес к газотурбинной тяге. Это вызвано тем обстоятельством, что в последние годы тепловая экономичность авиационных ГТД и их надежность значительно повысились.
Еще одним важным шагом на пути создания нового поколения газотурбовозов явилась возможность использования в качестве топлива природного газа. Все это привело к возможности создания нового локомотива с ГТУ, КПД которого будет выше КПД современных тепловозов. По расчетам специалистов, газотурбинные установки нового типа смогут обеспечить локомотиву эксплуатационный коэффициент полезного действия порядка 42%.
По заданию РЖД специалисты ВНИКТИ подвижного состава разработали проект магистрального газотурбовоза ГТ1. Этот локомотив оснащается мощной газотурбинной силовой установкой, работающей на сжиженном метане. Мощность нового газотурбовоза составляет 8300 кВт. ГТ-1 спроектирован по двухсекционной схеме, эти секции взаимозаменяемые, в каждой из них имеется кабина машиниста, управлять локомотивом возможно из любой кабины без ограничений. Первая секция локомотива тяговая, вторая — бустерная. На тяговой секции располагается силовой блок, включающий газотурбинный двигатель, тяговый и вспомогательный генераторы, систему подготовки газа, компрессорные агрегаты, систему вентиляции тягового и вспомогательного электрооборудования, аппаратные камеры. На бустерной секции находятся криогенная емкость, вспомогательный дизель-генератор, винтовой компрессор, система вентиляции тягового и вспомогательного электрооборудования, аппаратные камеры и вспомогательный дизель-генератор.
Магистральный двухсекционный газотурбовоз ГТ1. Фото: Self-photographed / wikimedia.org
Двигатель у нового локомотива очень необычный — он имеет в своей основе авиационные корни. На ГТ1 установлен специально доработанный газотурбинный двигатель НК-361 производства «ОДК-Кузнецов» мощностью 8300 кВт с KПД 30%. Первый газотурбовоз нового поколения был построен на Воронежском тепловозоремонтном заводе имени Дзержинского в 2007 году на базе двухсекционного грузового электровоза постоянного тока ВЛ15, в его кузове и с его восьмиосной экипажной частью. Этот локомотив получил обозначение ГТ1h-001, где h-означает гибрид, поскольку у него имеется электрическая передача переменно-постоянного тока. Вторую машину с обозначением ГТ1h-002 выпустил Людиновский тепловозостроительный завод в 2013 году. Он отличается от первого увеличенной, шестнадцатиосной экипажной частью.
Новые российские газотурбовозы громко заявили о себе, став мировыми рекордсменами. Мощность ГТ1h-001 в одной секции составила 11 284 л.с., за что ОАО РЖД в 2009 году было удостоено диплома Книги рекордов Гиннесса за создание самого мощного локомотива в мире. А 7 сентября 2011 года тот же ГТ1h-001 попал в Книгу рекордов Гиннесса второй раз, так как провел по испытательному кольцу ВНИИЖТ (ст. Щербинка) грузовой состав весом 16 000 тонн, что составило 170 вагонов!
Оба газомоторных локомотива после испытаний работали на Свердловской железной дороге, где водили тяжеловесные поезда на дорогах, расположенных преимущественно в районах активной добычи природного газа. Пробег каждого ГТ1 превысил 100 000 км. Будем надеяться, что золотой век новых газотурбовозов только начинается, и впереди у этих мощных машин большое будущее.