Борьба за рост КПД паровозов. Часть 1

Втр, 06/25/2013 - 11:26

Паровоз Черепановых

Пятиосный паровоз компаунд Владикавказской жел. дор.

Паровоз серии У, построен на Путиловском заводе в 1910 году

Грузовой паровоз серии Эм, построен в 1934 г.
Ворошиловградским заводом



Есть страницы истории в жизни человечества, которые перевернуты и забыты с радостью избавления от них. Канули в Лету и не вспоминаются так и нерешенные проблемы, которые на протяжении многих десятков лет занимали умы ученых, конструкторов, самоучек-изобретателей и дилетантов. Одной из таких проблем был, да и остался существовать, коэффициент полезного действия двигателя промышленной революции XIX века – паровой машины. К паровозу эта проблема относилась в первую очередь.

Это чудо техники, вызывавшее искреннее удивление и восторг в момент своего создания и несносные головные боли экономистов всех стран в период своего царствования на земле, знакомо всякому. Каждый знает, чем закончили паровозы. Каждый знает, почему. Но вот кто теперь сможет вспомнить, на какие ухищрения шли конструкторы, чтобы прожорливую топку паровоза сделать более «сговорчивой»? Для ответа на этот вопрос давайте окунемся в тот интересный мир громких паровозных гудков, белых клубов дыма и черных кочегаров. Да и повод к этому имеется – на рубеже 2007-2008 годов исполнился полувековой юбилей освобождения нашей страны от «зависимости в паровозной тяге».

Но для начала все по-порядку.

Основные вехи паровозостроения

Первые железные дороги Российской империи были построенные А.С. Ярцевым в 1788 г. в Петрозаводске для Александровского пушечного завода и П. К. Фроловым в 1810 г. на Змеигородском руднике на Алтае, и имели они конную тягу.

Первый паровоз в России был сконструирован и построен крепостными механиками Е.А. и М.Е. Черепановыми в 1834 г.

Паровоз Черепановых выгодно отличался от зарубежных паровозов оригинальными удачными конструктивными решениями. Этот паровоз перевозил до 3,2 тонн груза со скоростью около 16 км/ч.

В 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз, перевозивший около 16 тонн груза. При постройке этих паровозов русские механики внесли много технических новшеств, которые впоследствии нашли применение в паровозостроении. Паровозы Черепановых имели большую трубчатую поверхность нагрева котла, чем паровоз «Ракета» английского изобретателя Стефенсона. На первом паровозе Черепановых было установлено 30 дымогарных труб, на втором – 80, а на паровозе «Ракета» – только 25. Паровые цилиндры на паровозах Черепановых были расположены горизонтально под котлом, для перемены направления движения был установлен специальный переводной механизм.

По мере увеличения протяженности сети железных дорог росло и паровозостроение не только за рубежом, но и в России.

В 1869 г. началась постройка паровозов на Коломенском и Камско-Воткинском заводах, в 1870 г. на заводах: Невском в Петербурге и Мальцевском в Людинове, в 1892-1900 гг. – на заводах: Брянском, Путиловском, Сормовском (близ Нижнего Новгорода) и Харьковском.

С постройкой в Луганске в 1896 г. самого крупного в Российской империи паровозостроительного завода – завода Г.К. Гартмана, являвшегося председателем правления «Русского общества машиностроительных заводов», Украина заняла одно из передовых мест в строительстве локомотивов во всем мире. Интересные факты, касающиеся данные завод: в Советском Союзе Ворошиловградский (ныне вновь Луганский) тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции выпускал до 95 % всех тепловозов страны. С обретением независимости Украины наследник Гартмана пытался выкупить этот завод в свою собственность.

Итак, развитие паровозов набирало высокие темпы, стали появляться различные конструкции паровозов, появилось разделение по виду эксплуатации. Появились паровозы двух-, трех-, и четырехцилиндровые, а по системе паровой машины — однократного и двукратного расширения.
Впервые опытные паровозы двукратного расширения появились в 70-х годах XIX в. и стали называться компаунд-машинами. Главным достоинством паровозов системы «компаунд» являлась большая экономичность, при которой расход угля сокращался до 30 %.

Разница между паровозом простого расширения и паровозом системы «компаунд» состояла в том, что у паровоза простого расширения употреблялись исключительно цилиндры высокого давления, а отработанный пар переходил из цилиндра прямо в атмосферу. У паровозов же системы «компаунд» применялись цилиндры высокого и низкого давления, а отработанный пар из цилиндра высокого давления переходил в другой цилиндр большего диаметра, в котором он вторично расширялся, и затем уже выпускался в атмосферу.

В 1855 г. появились первые серийные товарные и пассажирские компаундные паровозы. В России первый пассажирский паровоз системы компаунд был построен на Коломенском заводе в 1891 г.