100 великих рекордов транспорта

Зигуненко Станислав Николаевич

Ныне в нашей стране создается магистральный двухсистемный пассажирский электровоз ЭП20 нового поколения, который предназначен для вождения пассажирских поездов на железных дорогах колеи Российской Федерации шириной 1520 мм, электрифицированных на постоянном токе напряжением 3 кВ и на переменном токе напряжением 25 кВ промышленной частоты 50 Гц. Электровоз предназначен для эксплуатации на существующих и подлежащих реконструкции скоростных железнодорожных магистралях с максимальной разрешенной скоростью движения до 200 км/ч.

Новый электровоз

обеспечит ведение поезда из 24 вагонов со скоростью 160 км/ч, и поезда из 17 вагонов со скоростью 200 км/ч на прямых участках пути. Для сравнения – серийно выпускаемый электровоз серии ЭП1М имеет максимальную скорость 140 км/ч, и обеспечивает ведение на этой скорости состава из 19 вагонов.

Один из самых быстрых современных электровозов в Испании

В основу конструкции нового электровоза заложен принцип модульности. Модули, узлы и агрегаты которых максимально унифицированы для разных типов электровозов, могут затем составлять различные модификации и модели электровозов.

Кстати, именно локомотиву на электрической тяге выпала честь тащить самый длинный в мире пассажирский поезд, который состоял из 70 вагонов, имел длину 1732 метра и весил 2786 тонн. 27 апреля 1991 года он за 1 час 11 минут и 5 секунд сумел проделать путь длиною в 62 км от Гента до Остенда. Этот состав принадлежал Бельгийской национальной железнодорожной компании.

Электровозы же стали и первыми рекордсменами скорости. Немецкий электровоз Симесн-унд-Гальске установил подряд несколько рекордов еще в 1903 году, вплотную приблизившись к рубежу 100 км/ч.

Ныне европейский рекорд скорости принадлежит испанцам. Их электрический состав развил в 2008 году скорость 369 км/ч.

Когда работает турбина…

Многие конструкторы полагают, что локомотивом будущего, наряду с электровозом, может стать и тягач с газовой турбиной – газотурбовоз. Над созданием таких транспортных машин уже не одно десятилетие трудятся конструкторы и изобретатели, как в нашей стране, так и за рубежом. И в настоящее время тепловозы новейшего типа, не имеющие поршневых двигателей, начинают выходить из экспериментальных цехов и лабораторий на стальные магистрали.

Газовую турбину не напрасно называют двигателем близкого будущего. Ныне такие турбины устанавливаются на промежуточных станциях газопроводов. На всех крупных авиалиниях страны летают самолеты с газотурбинными двигателями. Пришло для газотурбины время занять почетное место и на железных дорогах.

Работы по созданию отечественного газотурбовоза начались, пожалуй, с исследований профессора Н.И. Белоконя, который в 60-е годы ХХ века предложил газотурбинный тепловоз, работающий на дешевых сортах угля и на торфе. Топливо в этом тепловозе должно сгорать в особом устройстве, напоминающем топку парового котла. Но «котел»

локомотива отличается тем, что нагревает не воду для превращения ее в пар, а обычный воздух. Компрессор всасывает его прямо из атмосферы и нагнетает в нагревательную камеру под давлением в 6 атмосфер. При быстром нагревании воздух сильно расширяется и может вращать ротор турбины, ударяя в его лопатки.

Система как будто чрезвычайно проста и надежна. Но применения никогда не получит, так как она недостаточно экономична. Коэффициент полезного действия такого газотурбовоза получился бы ниже, чем у обыкновенного паровоза.

Есть, правда, путь к повышению эффективности установки – нагревать воздух в котле не на сотни, а на тысячи градусов. Но практически это осуществить очень трудно – слишком дорогой и ненадежной получится установка. Поэтому профессор Белоконь предложил более практичную систему.

Воздух нагнетается компрессором в котел. Затем он попадает в отдельную камеру сгорания, куда впрыскивается немного жидкого топлива. Оно воспламеняется, и давление газовоздушной смеси резко возрастает, а температура увеличивается до предела, который еще могут выдержать лопатки турбины. Раскаленная газовая смесь устремляется на лопатки с огромной скоростью. Турбина вращает генератор. Электрический ток из него питает тяговые моторы, а также и компрессор, подающий в котел для нагревания сжатый воздух.

Ныне разработаны еще более совершенные газовые турбины. По словам главного инженера ОАО «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (ВНИКТИ), кандидата технических наук В.Ф. Руденко, создатели нового газотурбовоза ГТ1, двигатель которого впервые в мире начал работать на сжиженном природном газе, основан на аналогии с опробованным уже экспериментальным двигателем НК-88 разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова, работающем на альтернативных видах топлива (сжиженных водороде и природном газе).

В процессе изготовления газотурбинного двигателя, который получил индекс НК-361, были проведены испытания ряда узлов, в том числе камеры сгорания для обеспечения запуска на холодном газе. В конце 2006 года силовая установка газотурбовоза была испытана с полной нагрузкой.

Во время испытаний было проведено 73 запуска газо-турбинного двигателя, которые подтвердили соответствие экспериментальных данных теоретическим расчетам. Также было определено, что выбросы оксидов азота, оксидов углерода и углеводородов значительно ниже допустимых по санитарным нормам значений.

После окончания сборки газотурбовоза в мае 2007 года он был установлен на реостатные испытания. По окончании их были проведены опытные поездки с поездами на железнодорожном полигоне ОАО «РЖД». Они показали, что затраты на топливо при применении газотурбинной тяги по сравнению с тепловозной могут быть снижены на треть.

В конце 2009 года намечено отправить газотурбовоз в эксплуатацию на Свердловскую железную дорогу на участке Свердловск-сортировочная – Полевской – Верхний Уфалей. Именно здесь он и должен проявить свои достоинства и недостатки в полной мере.