Опытный газотурбовоз гт101. ссср

      Комментарии к записи Опытный газотурбовоз гт101. ссср отключены

Помещено в некоей связи с авиационным молекулярным двигателем Шпитального МД-53…
Газотурбовоз ГТ101 первенствовал и единственным в СССР локомотивом с созданными под управлением А.Н. Шелеста свободно-поршневыми генератора газа (СПГГ), что разрешало взять более высокую приемистость силовой установки. Газотурбовоз ГТ101 совершил собственный первый рейс в первой половине 60-ых годов XX века. Из-за последовательности технических недочётов, и из-за сворачивания в стране работ по газотурбовозам, ГТ101 в обычную эксплуатацию не поступил.

К сожалению, в первой половине 70-ых годов двадцатого века программы создания газотурбовозов в СССР были полностью прекращены. Да, само собой разумеется, данный двигатель, как и все остальные существующие автомобили, имеет собственные недочёты. Но окончательное слово ГТУ с СПГГ еще не сообщили.

Опытный газотурбовоз гт101. ссср

Газотурбовоз с СПГГ возможно отнести к классу тепловозов, у которых газовая турбина играет роль газовой передачи. СПГГ на газотурбовозе были применены в первой половине 50-ых годов двадцатого века французским заводом Рено.

в течении многих лет доктор наук А.Н. Шелест занимался созданием тепловоза с газовой передачей. В 1954 г. по заданию Харьковского завода транспортного машиностроения им. В.А.

Малышева в Столичном высшем техническом училище им. Н.Э. Баумана под управлением доктора наук А.Н. Шелеста был создан проект газотурбовоза с механическим генератором газов и комбинированной теплосиловой установкой, складывающейся из газовой турбины и свободнопоршневых генераторов газов (СПГГ).

Такую комбинацию автомобилей возможно разглядывать как предстоящее развитие дизеля с газотурбинным наддувом, у которого вся мощность употребляется для привода турбины, являющейся источником механической энергии. Наряду с этим сам дизель преобразовывается в более несложную машину, у которой отсутствует шатунно-кривошипный механизм и имеются лишь поршни, двигающиеся навстречу друг другу либо друг от друга.

В соответствии с проектом, созданным МВТУ, любой СПГГ должен был иметь две пары поршней: два большего диаметра и два меньшего. Поршни большего диаметра соединены с поршнями меньшего диаметра. Поршни меньшего диаметра обращены друг к другу и смогут передвигаться во внутреннем (малом) цилиндре, имеющем продувочные окна и форсунку для подачи жидкого горючего. Поршни большего диаметра помещены в компрессорные цилиндры.

Пуск СПГГ намечалось осуществлять подачей сжатого воздуха в крайние полости компрессорных цилиндров. Наряду с этим малые поршни идут навстречу друг другу, происходит сжатие воздуха в полости между малыми поршнями. В конце хода поршней в эту полость подается горючее, оно воспламеняется, давление в малом цилиндре быстро возрастает и поршни расходятся, раскрываются продувочные окна, и сжатый во внутренних компрессорных полостях воздушное пространство продувает среднюю полость.

Так как при расхождении поршней во внешних компрессорных полостях воздушное пространство сжимается, то создаются воздушные буфера (подушки), останавливающие расходящиеся поршни, а после этого заставляющие их снова сходиться. Потом процесс повторяется. Обрисованный СПГГ — двухтактный двигатель внутреннего сгорания.

Продукты сгорания из него поступают в ресивер, а оттуда к газовой турбине.

Так как температура смеси продуктов воздуха и сгорания при расширении ее падает, то при одной и той же температуре смеси, подводимой к лопаткам турбины, в СПГГ вероятно иметь более большую температуру сгорания горючего, чем в камерах сгорания, из которых смесь поступает конкретно к лопаткам турбины. Это событие разрешает за счет подвода тепла от нагретого в компрессоре воздуха осуществить более экономичный процесс сжигания горючего в цилиндрах СПГГ, чем в камерах сгорания простых газотурбовозов.

Преимуществом совокупности СПГГ над совокупностью газотурбинной установки с камерой сгорания есть кроме этого отсутствие компрессора, роль которого делают поршни большего диаметра СПГГ, и возможность получения малого расхода горючего на холостой работе турбины за счет остановки части СПГГ. Число циклов СПГГ регулируется числом подаваемого горючего.

В 1956 г. Луганский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции создал технический проект двухсекционного двенадцатиосного газотурбовоза с СПГГ и электрической передачей постоянного тока.

Нагрузка от колесной пары на рельсы оказалась равной 23 т. Дабы уменьшить нагрузку на рельсы, завод в 1958—1959 гг. пара переработал проект, применив вместо электрической передачи гидравлическую; механическая передача для спроектированной газовой турбины была негодна, поскольку машина рассчитывалась на работу в довольно узком промежутке скорости вращения ротора. Проектный вес шестиосной секции газотурбовоза с гидравлической передачей составил 126 т. На газотурбовозе запроектирована установка четырех СПГГ-95 около боковых стенок кузова и газовой турбины, расположенной в центре кузова.

СПГГ выполнены с диаметром цилиндров дизельной полости 280 мм, компрессорной полости 750 мм и ходом поршней при номинальном режиме 2×375 мм. При 714 циклах в 60 секунд производительность одного СПГГ 8280 кг/ч, температура газов — 515°С, давление 4,5 кг/см2, адиабатическая мощность — 870 л.с. Поршни СПГГ связаны между собой синхронизирующим механизмом, применяемым кроме этого для установки поршней в крайние положения при воздушном пуске от баллонов.

Вес одного СПГГ — 5500 кг.

В 1960 г. Луганский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции выстроил экспериментальную секцию газотурбовоза ТГ101-001.

Пятиступенчатую газовую турбину с двусторонним отбором энергии изготовил Брянский машиностроительный завод.

Первый рейс газотурбовоз совершил в июле 1961 г.

Газотурбовоз в октябре 1961 г. демонстрировался на выставке локомотивов на Рижском вокзале в Москве.

При опробованиях на дорогах МПС газотурбовоз не развивал полную мощность (3000 л. с), затруднена была кроме этого регулировка мощности — работа СПГГ с малой подачей горючего и переход на режим с выключением отдельных генераторов газа. Вследствие этого завод изготовил новые СПГГ типа ОР-95 с этими же диаметрами цилиндров и ходом поршней, как и у первых СПГГ, и во время 1962—1965 гг. проводил стендовые и наладочные работы. Не обращая внимания на проблемы с доводкой гидромеханической передачи уникальной схемы и с отработкой конструкции СПГГ, в конце 1965 г. газотурбовоз начал выполнять умелые поездки с составами, но не был передан МПС для регулярной эксплуатации, поскольку потребовал продолжения доводочных работ.

Газовая турбина запланирована на мощность 3000 л.с. при скорости вращения ротора 8500 об/мин и температуре подводимого к ней газа 500—520°С, большая скорость вращения ротора турбины — 9500 об/мин.

Вращающий момент от турбины через понижающие редукторы передается к гидромеханическим коробкам, установленным на тележках, от коробок при помощи карданных валов — к осевым редукторам, а от них через полые карданные валы, расположенные около осей колесных пар, — к колесным парам. В гидромеханических коробках размещены гидротрансформаторы ГТК-ПТ, используемые на тепловозах ТГ102.

Передаточное отношение понижающего редуктора между коробкой и турбиной — 1:3,64, осевого редуктора — 1:4,31, неспециализированное передаточное отношение от турбины к движущим колесам 1:17,25. Осевые редукторы подвешены к раме тележки. Диаметр движущих колес — 1050 мм.

Над каждой парой СПГГ и над запасным дизелем установлены съемные холодильные камеры.

На газотурбовозе предусмотрена установка двух кислотных аккумуляторных батарей 6СТЭ-128 неспециализированной емкостью 256 А•ч, тормозного компрессора ВП-3/9, пускового компрессора, другого оборудования и пусковых баллонов.

Вспомогательный дизель 1Д6 мощностью 150 л. с. служил для привода генератора переменного тока, питавшего электродвигатели насосов, тормозного компрессора и вентиляторов ВП-3/9, и через клиноременную передачу вентиляторов холодильника, охлаждавшего масло турбины и гидропередач.

Расчетная сила тяги газотурбовоза 23000 кг при скорости 22 км/ч, большая скорость — 100 км/ч, расчетный коэффициент нужного действия в диапазоне скорости 20-40 км/ч — 24-27%.

Управление силовой установкой газотурбовоза машинист осуществлял посредством контроллера, имевшего 16 рабочих позиций, из которых на первых четырех изменялось количество включенных вентилей, регулирующих подачу газа, а на остальных позициях изменялось давление газа у турбины от 0 до 4,25 кгс/см2. Это производилось за счет трансформации количества подаваемого горючего в цилиндры генераторов газа. Цепи совокупности управления трудились на постоянном токе с номинальным напряжением 75 В.

Первичный двигатель СПГГ + Газовая турбина
Год постройки 1960
Страна постройки СССР
Завод Луганский тепловозостроительный
Всего выстроено 1 секция
Ширина колеи 1520 мм
Осевая формула 3-3
Протяженность локомотива 18 220 мм
Конструкционная скорость 100 км/ч
Рабочая масса 126 т
Нагрузка от движущих осей на рельсы 21 тс
Тип двигателя СПГГ — СПГГ-95, позднее заменены на ОР-95
Тип передачи Гидравлическая ГТК-IIТ
Сила тяги 23 000 кгс
Диаметр движущих колёс 1050 мм

Схема действия свободно-поршневого генератора тёплого газа (СПГГ)

Газотурбовоз ГТ101-001 на территории Луганского завода, 1960 г.

Модель газотурбовоза (в двухсекционном варианте) в Центральном ЖД музее России, Петербург

Размещение оборудования на экспериментальном газотурбовозе ГТ101-001:
1 — пульт управления;
2 — основной резервуар;
3 — свободнопоршневой генератор газов (СПГГ);
4 — карданный вал между понижающим гидротрансформатором и редуктором;
5 — понижающий редуктор;
6 — тяговая турбина;
7 — вентилятор холодильника;
8 — топливный бак;
9 — редуктор и гидротрансформатор

Кому понравилось — наблюдаем ещё раз:

Ссылки и историческая справка

ru.wikipedia.org/wiki/Газотурбовоз
ru.wikipedia.org/wiki/ГТ101
Раков В. А. Умелый газотурбовоз ГТ101-001 // Локомотивы отечественных железных дорог 1956 — 1975. — М.: Транспорт, 1999. — С. 204—205. — ISBN 5-277-02012-8
ru.wikipedia.org/wiki/Свободно-поршневой_двигатель_внутреннего_сгорания
trtrom.narod.ru/gazoturbovoz/seriagt101.htm
Раков В.А. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог СССР 1956-1966 гг
maximus67.dreamwidth.org/939678.html — Неприжившиеся гибриды. Свободу поршням!
nnm.ru/dejavu57
scbist.com/wiki/13849-opytnyi-gazoturbovoz-gt101-001-a.html
izmerov.land.ru/bmz/bmzhist3.html

Свободно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (СП ДВС) — двигатель внутреннего сгорания, в котором отсутствует кривошипно-шатунный механизм, а движение поршня от нижней мёртвой точки в верхней мёртвой точки осуществляется под действием давления воздуха, сжатого в буферных ёмкостях, пружины либо веса поршня. Указанная изюминка разрешает строить лишь двухтактные СП ДВС. СП ДВС смогут употребляться для привода автомобилей, совершающих возвратно-поступательное перемещение (дизель-молоты, дизель-прессы, электрические генераторы с качающимся якорем), смогут трудиться в качестве компрессоров либо генераторов тёплого газа.

Преимущественное распространение взяла схема СП ДВС с двумя расходящимися поршнями в одном цилиндре. Поршни кинематически связаны через синхронизирующий механизм (рычажный либо реечный с паразитной шестерней). В отличие от кривошипно-шатунного механизма синхронизирующий механизм принимает лишь разность сил, действующих на противоположные поршни, которая при обычной работе СП ДВС относительно мелка. Один поршень руководит открытием впускных окон, а второй — выпускных.

поршни и Поршни компрессора буферных ёмкостей жёстко связаны с соответствующими поршнями двигателя.

К преимуществам свободно-поршневых ДВС относится сравнительная простота их конструкции, хорошая уравновешенность, долговечность, компактность. Недочёты — регулирования и сложность пуска, неустойчивость работы на частичных нагрузках (с развитием микропроцессорных совокупностей управления последний недочёт стал неактуальным).

Крайности сошлись: самое обнадёживающее и самое бесперспективное направление стали причиной одному результату — к СПГГ. Но парадоксальнее всего то, что устройство, в котором эксперты видели в своё время будущее авиации, отыскало широкое использование не на самолётах, а на электростанциях, судах, локомотивах, тяжёлых грузовиках и тракторах, другими словами в том месте, где основное не столько вес, сколько экономичность.

А в этом ни один двигатель не сможет поспорить с СПГГ, трудящемся на паре с газовой турбиной, потому что к.п.д. таковой комбинации может быть около 40%! Дабы оценить эту цифру, достаточно сравнить её с величиной к.п.д. простой паротурбинной установки — 20—25%, газотурбинной установки — 25—26%, бензинового мотора — 28—30%, лучших дизелей — 32—35%.
1969

А это уже тема отдельной истории:

Kамаз турбовоз

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: