Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Locomotivă- o locomotivă care se deplasează independent (autonom) de-a lungul unei căi ferate și are o centrală electrică cu abur.

Lanțul energetic al centralei electrice cu abur a unei locomotive cu abur include un cazan cu abur - un generator de căldură (generator de abur) și un motor cu abur cu piston ca motor termic, care, folosind un mecanism de manivelă, rotește roțile motoare (perechi de roți). Într-un cazan cu abur, au loc trei etape succesive de conversie a energiei: în cuptorul unui cazan cu abur are loc procesul de ardere a combustibilului și conversia energiei sale chimice interne în energie termică, purtătorul căruia sunt produsele de ardere - gaze de ardere; în cazanul de abur propriu-zis, procesul de schimb de căldură între produsele arderii combustibilului și apă se realizează pentru a aduce apa la fierbere și a forma abur saturat; în supraîncălzitor temperatura și conținutul de căldură al aburului cresc (tot din cauza schimbului de căldură cu produsele arderii combustibilului).

Cazanul de abur este alimentat cu apă din rezervorul de apă situat pe tenderul locomotivei de către o pompă de apă de injecție utilizând o parte din energia aburului comprimat pentru nevoile proprii ale locomotivei.

Context istoric

Ideea de creație vehicul, deplasându-se independent de-a lungul căilor ferate, aparține inventatorului englez R. Trevithick, care în 1803 a pus pe șine un cărucior condus de abur generat de la un cazan de abur așezat pe el.

Proiectarea primei locomotive cu abur a predeterminat forma și direcția de dezvoltare a viitoarelor locomotive, care timp de multe decenii au folosit un cazan amplasat orizontal care genera abur de înaltă presiune, eliberează abur pentru a crește tracțiunea în coș etc.

Cu toate acestea, din cauza greutății sale mari (aproximativ 6 tone), locomotiva a distrus șinele din fontă. A doua locomotivă a picat și ea testele, dar condițiile prealabile pentru îmbunătățirea locomotivei au fost create și dezvoltate în lucrările altor inventatori.

Locomotiva cu abur a lui J. Stephenson „Rocket” (Marea Britanie, 1829)

În anii 1810-20, au fost create mai multe modele de locomotive cu abur pentru a fi utilizate în mine și mine: în 1811, mecanicul englez M. Murray a construit o locomotivă cu abur cu roți dintate, care s-a cuplat cu a treia roată situată între șine; în 1812, inventatorul englez W. Brenton a creat o locomotivă „mergătoare”, împinsă de pe șină prin pârghii; în 1813, inginerul W. Hedley a instalat un motor cu abur dublu pe un vagon (locomotiva este cunoscută sub numele de „Puffing Billy”). În 1814, locomotiva cu abur Blucher, care nu se distingea prin designul său original, a fost construită de J. Stephenson. Inventatorul a adus o serie de îmbunătățiri în proiectarea celei de-a doua locomotive cu abur, „Experiment”: a folosit un motor cu abur cu doi cilindri, roți duble cu bare de tracțiune exterioare, a folosit evacuarea aburului printr-un coș pentru a îmbunătăți tracțiunea printr-un dispozitiv special - un con, care mai târziu a devenit o parte indispensabilă a oricărei locomotive cu abur.

În 1819, cinci locomotive cu abur au fost construite pentru a fi folosite în mine; apoi în 1823 - pentru linia de cale ferată Stockton - Darlington, a cărei construcție a supravegheat-o Stephenson. În 1825, o locomotivă cu abur numită „Lokomoshen” nr. 1 a transportat un tren de-a lungul drumului în ziua deschiderii sale. Cu toate acestea, în ciuda utilizării tracțiunii conice și a altor îmbunătățiri, locomotiva nu a putut să se dezvolte de mare viteză din cauza puterii reduse a cazanului de abur.

În 1829, Stephenson a construit locomotiva cu abur Rocket folosind ideea unui cazan cu mai multe tuburi. În 25 de conducte nu a circulat apă, ca la modelele anterioare, ci gaze fierbinți, adică s-a folosit pentru prima dată un cazan cu tub de foc. Această inovație a permis locomotivei să-și mărească semnificativ viteza. Într-o competiție unică, cunoscută sub numele de Bătălia Locomotivei Rainhill, desfășurată de calea ferată Liverpool-Manchester la 1 octombrie 1829, el a atins o viteză medie record de atunci de 22 km/h.

Locomotiva cu abur Cherepanov (Rusia, 1834)

După îmbunătățirea conului, viteza locomotivelor cu abur a fost mărită la 38 km/h. Această victorie a dovedit fezabilitatea utilizării tracțiunii cu abur în transportul feroviar și a determinat dezvoltarea ulterioară a acesteia. Prima locomotivă cu abur din Rusia a fost construită în 1834 de către M. E. Cherepanov (1803-1849) sub conducerea și cu participarea tatălui său E. A. Cherepanov (1774-1842) la uzina Vyisky. Mașina a fost numită „abur de uscat”, „barcă cu aburi”, „căruță cu abur”. Cuvântul „locomotivă cu abur” a apărut pentru prima dată în ziarul „Northern Bee” din Sankt Petersburg în 1836. Ulterior, termenii „locomotivă cu abur” și „locomotivă” au devenit sinonimi.

Locomotiva a fost testată pe o porțiune experimentală a unui drum din fontă cu o lungime de 853,5 m, amenajată special de la uzina Vyisky. Locomotiva a putut transporta un tren cu o greutate de până la 3,3 tone cu o viteză de 13-16 km/h. Potrivit profesorului V.S Virginsky, roțile din spate (motoare) ale locomotivei aveau un diametru mai mare, iar roțile din față (de rulare) aveau un diametru mai mic. (Un model al locomotivei cu abur a lui Cherepanov, care are aceleași dimensiuni de roți, se află în Muzeul Central al Transporturilor Feroviare din Sankt Petersburg.)

În martie 1835, soții Cherepanov au construit o a doua locomotivă, mai puternică. Cu toate acestea, Cherepanov și inginerul minier F.I Shvetsov, care la începutul anilor 1830 au propus să pună șine de cale ferată la uzină, nu au reușit să convingă administrația uzinei de avantajele tracțiunii cu abur, iar primele locomotive cu abur rusești nu au găsit o utilizare practică.

Cu toate acestea, locomotiva cu abur rămâne una dintre creațiile tehnice unice ale omenirii, care a domnit suprem în transportul feroviar timp de mai bine de 130 de ani.

În multe țări, monumentele de locomotivă cu abur sunt păstrate; O parte a parcului de locomotive este în rezervă dacă este necesar, operabilitatea locomotivelor poate fi restabilită.

Galerie

Locomotiva tanc-abur industriala tip 0-2-0, scara 1:10. Proiectat și construit pentru lucrări de manevră în cuptoare metalurgice mari întreprinderile industriale. În anii 1930, astfel de locomotive au fost construite la fabricile Nevsky, Murom și Sormovsky. Exponat CMZHT

Prima locomotivă cu abur rusă, construită de mecanicii Cherepanovs în 1833-1834 la Nijni Tagil. Această locomotivă conducea trenuri cu minereu cântărind până la trei tone de-a lungul drumului fabricii cu viteze de până la șaisprezece kilometri pe oră. Un model la scară 1:2 a fost, de asemenea, realizat de către Cherepanov în 1839. Exponat CMZHT

O locomotivă cu abur cu picioare Brenton, 1813. Această locomotivă avea un cilindru orizontal, a cărui tijă era conectată la „picioare” echipate cu un „picior” sub forma unui suport. Când pistonul motorului cu abur s-a deplasat, „piciorul” s-a sprijinit pe sol, forțând locomotiva să avanseze pe lungimea cursei pistonului. În acest fel, s-a atins o viteză de aproximativ cinci kilometri pe oră. Exponat CMZHT

Caut de mult acest articol (în copilărie, din păcate, am distrus mica arhivă a „Tehnicilor tinereții”). Stilul de scris, desigur, este în cele mai bune tradiții ale romantismului tehnocrat sovietic :-), iar autorul este un susținător înflăcărat al tracțiunii cu abur, dar ideea este totuși interesantă.

LOGO STEAM AL SECOLULUI XXI?

„O, ce imagine minunată când o locomotivă cu abur se repezi de-a lungul șinelor!” Acum puțini oameni își amintesc acest cântec sau „poza minunată” în sine.Dar s-a întâmplat! Învăluite în nori de fum, strigând respectabil la treceri, locomotivele transportau trenuri grele de-a lungul autostrăzilor.

În perioada lor de glorie, locomotivele cu abur erau considerate pe bună dreptate capodopere ale ingineriei avansate. Cu toate acestea, după mai bine de un secol de dezvoltare, au făcut loc locomotivelor cu tracțiune electrică și locomotivelor diesel. În urmă cu 30 de ani, producția de motoare cu abur a fost întreruptă, iar în curând acestea au dispărut la fel ca dinozaurii sau mamuții. Doar câteva exemplare de muzeu mărturisesc fosta măreție a tracțiunii cu abur.

De ce erau răi?

Când critică orice mașină, ei subliniază de obicei că are eficiența unei locomotive cu abur. Cum era el? Monografia „Locomotive cu abur” (1949), editată de academicianul S.P. Syromyatnikov, arată valoarea de 8,2% realizată în locomotiva experimentală a Uzinei de locomotive cu abur Kolomna.

Eficiența locomotivelor în serie nu a depășit 7,8%.Aceasta înseamnă că mai puțin de o zecime din energia cărbunelui ars a mers la muncă utilă, restul, la propriu și la figurat, se duce la scurgere. Locomotiva are și dezavantaje asociate cu funcționarea. Să ne amintim doar procedura dificilă de îndepărtare a calcarului dintr-un cazan. Oricine a suferit prin curățarea ceainicului manual va înțelege ce a fost nevoie. Și totuși interesul față de acești dinozauri ai evoluției tehnice s-a trezit din nou.

Ce avantaje necunoscute până acum au descoperit experții în ele? Poate că vom vedea în curând locomotive cu abur alergând de-a lungul șinelor? Să încercăm să ne dăm seama.

Ceea ce înainte era considerat un dezavantaj - încălzirea cu cărbune - s-a transformat într-un avantaj. Locomotiva cu abur a fost amintită la Politehnica din Harkov tocmai pentru că funcționează pe cărbune. În bazinul unic Kansk-Achinsk, cel mai ieftin, metoda deschisa puteți extrage mult din acest combustibil, dar are un nivel destul de scăzut putere calorica, iar transportul ulterioar al acestuia la locul de consum este neprofitabil.Aici se poate dovedi recomandabilă utilizarea locomotivelor cu abur. Prin consumul de cărbune local de calitate scăzută, aceștia pot crește eficiența transportului transiberian. Chiar și astfel de cărbuni ard frumos în cuptorul unei locomotive cu abur. Mai mult, la arderea prafului de cărbune, completitatea arderii combustibilului crește la aproape 95%. Numai acest lucru poate reduce semnificativ pierderile de căldură ale cazanului. De-a lungul anilor, această metodă a fost îmbunătățită pentru centralele electrice. Utilizarea sa este destul de posibilă pe o locomotivă cu abur.

Deci, într-un cuptor cu cărbune pulverizat, energia combustibilului este aproape complet convertită în căldură. Acum trebuie să fie „pompat” în abur. Cum să faci asta cel mai eficient? Și din nou, nu este nevoie să inventați nimic, deoarece cazanele cu tuburi de apă funcționează perfect la aceleași centrale electrice. Designul lor este conceput pentru presiune înaltă - acest lucru contribuie, de asemenea, la creșterea eficienței generale a locomotivei. Supraîncălzirea cu abur, încălzirea apei și a aerului măresc eficiența cu aproximativ o treime.Motorul cu abur în sine are și rezerve. Puteți mări perioada dintre detartrarea cazanului folosind tratarea magnetică a apei.

După cum puteți vedea, locomotiva actualizată are rezerve. Ele au fost folosite de angajații și studenții Institutului Politehnic din Harkov la dezvoltarea de noi locomotive cu abur. Proiectele au demonstrat în mod convingător că este posibil să se creeze locomotive cu abur cu o eficiență de două ori chiar de trei ori mai mare decât în trecut.

Nu există nicio îndoială că starea actuală industria vă permite să creați aproape orice locomotivă, de exemplu, conform unuia dintre proiectele KhPI. Dar de la mașina experimentală la ea producție în serie drumul nu este nici rapid, nici aproape. Și cel mai important, trebuie să fie achitat.

Acum depinde de economie. O locomotivă cu abur, desigur, nu este o alternativă la alte tipuri de locomotive. Dar, cine știe, poate își va găsi un loc de muncă la căi ferate ah secolul 21.

CE POATE FI EL?

Locomotiva este o locomotivă cu trei secțiuni proiectată la KhPI.Are 4 cărucioare cu patru axe, iar pe secțiunile exterioare există și un cărucior cu două osii.Prin urmare, formula axială pare destul de complicată: 2-4-0+(0-4-0+0-4-0)+0-4-2 (în paranteze este partea formulei aferentă secțiunii din mijloc). Simetria sa ilustrează adaptabilitatea egală a locomotivei la deplasarea înainte și înapoi.

Buncărul de licitație conține 60 de tone de praf de cărbune special preparat. Prin 12 uși, fiecare având un antrenare individuală, intră în transportorul cu șurub. Pentru a preveni înghețarea și înghețarea cărbunelui pe pereți, radiatoarele de încălzire sunt amplasate de-a lungul întregii suprafețe exterioare a buncărului. Pe vreme rece, ventilatorul va pompa gazele de evacuare fierbinți în el. Controlul alimentării cu combustibil - selectarea gradului și a duratei de deschidere a ușilor buncărului, selectarea vitezei de rotație a melcului - va fi, desigur, automat. Combustibilul este pulverizat prin duze în camera de ardere. Aerul pentru aceasta este pompat de un ventilator centrifugal. Acesta conduce fluxul prin cutii speciale care circulă în jurul cazanului de abur. Aer încălzit sub presiune de 0,3 atm sufla în cărbune. Amestecul, care arde la o temperatură de aproximativ 1500 o C, degajă căldură tuburilor cazanului cu tub de apă, apoi supraîncălzitorului și în final boilerului. Gazele, răcite la 200 o C, după ce au fost în prealabil curățate de cenușă, sunt eliberate prin coș în atmosferă.Pentru curățare, apa este injectată în fluxul de gaz. Cenușa reținută, care se acumulează în buncărul de zgură, este, de asemenea, spălată cu apă. Potrivit estimărilor preliminare, este posibil să se capteze până la 95% din zgura asemănătoare prafului care formează fumul tradițional. Așa-numita îndepărtare umedă a zgurii asigură longevitatea focarului. Dar, cel mai important, face locomotiva mai curată din punct de vedere al mediului.

În cazan, apa, încălzindu-se, se ridică prin tuburi și se transformă în abur. Sub o presiune de 32 atm, este alimentat motoarelor cu abur prin 16 seturi de supape controlate electric.Când șoferul deschide regulatorul, acesta direcționează aburul fie către 1, 2, 3,... și în final către toate cele 8 bănci de cilindri. Astfel, locomotiva are 8 trepte de control al tracțiunii. Așa-numitul abur zdrobit de la mașină merge în partea superioară a condensatorului de abur, unde este răcit forțat cu aer atmosferic. Din rezervor, apa regenerată este pompată printr-un încălzitor în partea inferioară a cazanului.

Locomotiva este alimentată cu energie electrică de 2 generatoare de curent continuu, unul alimentat de o turbină cu abur, celălalt - numai în timpul deplasării de către căruciorul de rulare a secțiunii condensator-abur. Conform calculelor, puterea mașinilor sale este de 8000 CP. pp., iar randamentul poate fi crescut la 20-21%.În plus, datorită greutății mari de aderență, locomotiva dezvoltă o tracțiune de 65 mii kg.

CE SE ÎNTÂMPLĂ ÎN STRĂINATE?

PARAMETRII LOCOMOTIVELOR ÎNCĂLZITE CU CARBUNE

Nume parametru	KhPI Proiect	ACE 3000 (STATELE UNITE ALE AMERICII)
Lungimea cârligului, m
Putere maxima, l. Cu.	8000	3000
Înălțime, m	4,3	4,3
Greutate redusă, t	420
gol, t	360
Numărul de roți motrice

Cazan: tip	tub de apă	tub de foc
presiune, atm
temperatura aburului supraîncălzit, o C	500	430
Mașină: tip	un singur ciclu	compus
numărul de etape de expansiune a aburului
Rezerva de combustibil, t

Specialiștii americani proiectează și locomotive cu abur. Au fost îndemnați să facă acest lucru de criza de combustibil din anii 70. Locomotiva este în prezent în curs de testare AS 3000. Este dotat cu boiler cu tub de foc, supraîncălzitor cu abur, boiler de apă și aer. Presiunea aburului din cazan ajunge la 17 atm, iar temperatura aburului supraîncălzit este de 430 o C.Potrivit acestor indicatori, motorul cu abur diferă puțin de predecesorii săi acum treizeci de ani. Și totuși, în teste, eficiența sa a fost de aproximativ 18%.

Cea mai interesantă caracteristică nouă a locomotivei este focarul creat de argentinianul D. Porta. Procesul de ardere în el are loc în două etape. În primul rând, cărbunele este ars incomplet, ceea ce produce un gaz combustibil cu o temperatură destul de ridicată. Această parte a focarului seamănă cu un generator de gaz în principiul său de funcționare. Căldura degajată în timpul arderii incomplete a cărbunelui încălzește cazanul. Gazul inflamabil este apoi purificat prin trecerea prin apă atomizată și amestecat cu aer. Amestecul de lucru arde în canalele de gaz ale cazanului cu tub de foc. Mic turbină cu abur aspiră produsele de ardere, le conduce printr-un separator cu mai multe legături (ciclon), curățându-le de reziduurile de cenușă. Deci, în loc de un nor negru, există doar o ușoară ceață care plutește deasupra locomotivei.

Sistemul închis de circulație a apei și aburului permite funcționarea locomotivei fără spălarea cazanului timp de un an întreg.Să ne amintim că vechile locomotive cu abur necesitau această operațiune destul de complexă la fiecare 40-60 de zile.

În ACE 3000 are și ceva nou în spiritul vremurilor - un computer de bord. Un computer de locomotivă este similar în sarcinile sale cu un pilot automat dintr-un avion. Ea poate controla și locomotiva, deși numai după ce trenul a accelerat. Calculatorul controlează procesul de ardere a combustibilului, monitorizează aderența roților la șine și îndeplinește alte funcții, nu numai pe locomotiva cu abur în sine, ci și, de exemplu, pe locomotivele diesel care lucrează împreună cu AS 3000 dublă tracțiune.Desigur, locomotivele diesel în acest caz ar trebui să fie echipate cu calculatoare similare.

Este interesant că, după ce au studiat aproximativ 30 de motoare primare și modificările acestora pentru locomotive, experții americani le-au clasat în funcție de costul operațiunii anuale. Motorul cu abur a fost al treilea pe această listă, ușor inferior ca rentabilitate față de turbina și motorul cu gaz.Stirling. Diesel, apropo, era doar pe locul 14. Adevărat, această clasificare depinde foarte mult de prețul petrolului, care fluctuează foarte mult, dar este totuși orientativ.

Experții consideră că deocamdată locomotiva necesită un studiu mai aprofundat. Numai operarea cu trenul a unui prototip, sau mai bine zis a mai multor mașini, în condiții reale pe una dintre cele mai mari căi ferate va dezvălui toate proprietățile pozitive și negative ale unui motor cu abur de nouă generație.

Oleg KURIKHIN, candidat la științe tehnice

Revista „Tehnologie pentru tineret”, 01-1987 (ortografie și sintaxă păstrate)

Starea de spirit: fericit

Unul dintre parametrii importanți care influențează alegerea tipului de locomotivă pentru transport este eficiența acestuia. Primele locomotive - locomotive cu abur, care au apărut la începutul secolului al XIX-lea în Marea Britanie, au fost singurele mijloace de tracțiune pe căile ferate timp de aproape 100 de ani. Creșterea industriei și comerțului, care a presupus o creștere a volumului de transport, a necesitat o dezvoltare intensivă a căii ferate. transport, creșterea masei trenurilor și a vitezei acestora și, în consecință, îmbunătățirea designului locomotivei, creșterea puterii, tracțiunii și eficienței acestora. Cele mai avansate locomotive cu abur produse la începutul secolului al XX-lea aveau deja un randament maxim de 6-8%, iar un randament mediu de exploatare de 4%. Pe căile ferate ale URSS, cea mai puternică locomotivă cu abur produsă în masă, a cărei producție a început în 1931, a fost locomotiva din seria FD (Felix Dzerzhinsky) de tip 1-5-0 cu o greutate de aderență de 1040 kN, un proiect forță de tracțiune de 241,5 kN și o viteză de proiectare de 90 km/h. La o viteză de proiectare de 23 km/h, a dezvoltat o putere de 1513 kW la janta. Spre comparație, locomotiva diesel de marfă 2TE10M, comună în anii 1980, avea o viteză de proiectare de 100 km/h și o forță de tracțiune continuă de 245 kN la o viteză de 24,6 km/h.
Viteza de proiectare a locomotivei diesel de pasageri FD p (mai precis, locomotiva cu abur IS Joseph Stalin, redenumită cu timiditate în anii luptei împotriva „cultului personalității”) a fost de 115 km/h; În timpul testării, locomotivele experimentale cu abur de tip 2-3-2 pentru transportul de pasageri de mare viteză au atins viteze de până la 160-170 km/h. Spre comparație: locomotiva diesel de pasageri TEP70 are o viteză proiectată de 160 km/h.
În SUA, au fost produse locomotive articulate puternice de tip 1-5+5-1 (cu două sau mai multe părți independente ale echipajului), care au furnizat o forță de tracțiune proiectată de până la 660 kN. Locomotiva internă de marfă principală de cel mai recent tip a dezvoltat o putere de 1800 kW și a avut o viteză de proiectare de 80 km/h; locomotiva de pasageri - 1900 kW, respectiv 125 km/h. Primele locomotive diesel principale au apărut în anii 20. al XX-lea, au avut o eficiență de câteva ori mai mare decât cea a locomotivelor cu abur, ceea ce a fost unul dintre motivele decisive pentru dezvoltarea și îmbunătățirea lor destul de rapidă.

În URSS, dezvoltarea proiectelor de locomotive diesel a fost organizată pentru construcția lor ulterioară acasă, în fabrici și în străinătate. Locomotiva principală diesel SHEL-1 a fost construită de fabricile din Leningrad în 1924; Locomotivele diesel E EL 2 și E MX 3 au fost comandate pentru căile ferate interne din Germania pentru furnizarea de locomotive cu abur. În 1931, calea ferată Ashgabat. d.mai întâi în rețea a Uniunii Sovietice a trecut la tracțiunea diesel. intens în URSS Înlocuirea tracțiunii locomotivelor cu abur cu locomotive diesel și electrice a început la sfârșitul anilor 1940 și s-a dezvoltat mai ales după anii 1950, când a fost oprită producția de locomotive cu abur (1956).	An		Lungimea liniilor la sfârșitul anului, mii km Execuţie munca de marfa
	pe an, %	Electrificat	Tracțiune diesel	Locomotive electrice	Locomotive diesel
1955	5,36	6,4	8,4	5,7	85,9
1960	13,81	17,7	21,8	21,4	56,8
1965	24,9	54,8	39,5	45,0	15,5
1970	33,9	76,2	48,7	47,8	3,5
1975	38,9	91,6	51,7	47,9	0,4
1980	43,7	98,1	54,9	45,1	0,0

Locomotive cu abur
Locomotivele diesel moderne au o eficiență de aproximativ 30% pe o gamă largă de puteri și o eficiență medie de operare de aproximativ 25%. În comparație cu locomotivele cu abur, locomotivele diesel, pe lângă o eficiență mai mare, au o serie de alte caracteristici operaționale pozitive: pot crește greutatea trenului, pot prelungi brațele de tracțiune, pot reduce timpul de oprire pentru reparații și pot crește productivitatea muncii. Locomotivele diesel în serie TE10 și 2TE116 cu o putere diesel de 2206 kW au o forță de tracțiune proiectată de 253 kN într-o secțiune și dezvoltă o putere la roată de 1612-1668 kW. Se produc locomotive diesel TE10 cu 2, 3, 4 sectiuni. Locomotivele diesel 2TE121 cu o putere diesel de 2941 kW au o forță de tracțiune de 300 kN într-o secțiune și dezvoltă o putere la roată de 2173 kW. Viteza de proiectare a locomotivelor diesel de marfă este de 100 km/h, locomotivele de pasageri - 160 km/h. Au fost create prototipuri de locomotive diesel cu o putere secțională (pentru motorină) de 4412 kW. Primele încercări de utilizare energie electrica
Cele mai comune locomotive electrice moderne de curent continuu VL10 au o forță de tracțiune proiectată de 502 kN la o viteză de proiectare de 45,8 km/h și dezvoltă o putere la roată de 5280 kW. Locomotivele electrice AC VL80 cu o forță de tracțiune proiectată de 512 kN la o viteză de proiectare de 43,5 km/h dezvoltă o putere la roată de 6350 kW.
Viteza de proiectare a majorității locomotivelor electrice de marfă este de până la 110 km/h, iar locomotivele electrice de pasageri ChS2 și ChS4 sunt de 160 km/h. Din 1985, pentru conducerea trenurilor grele și lungi, a început crearea de locomotive electrice de marfă puternice de nouă generație, dezvoltând o putere de aproximativ 10 mii kW. Locomotivele electrice de marfă VL15 DC dezvoltă o putere de 9.000 kW cu o forță de tracțiune de 688 kN, iar locomotivele electrice de marfă VL85 AC au o putere de 10.000 kW cu o forță de tracțiune de 720 kN; pasa.
Nici locomotivele flotei de pasageri nu sunt lăsate deoparte. Locomotivele electrice de curent continuu ChS7 au o putere de 6160 kW, iar „frații” săi ChS8 care funcționează pe curent alternativ au o putere de 7200 kW.
Eficiența intrinsecă a locomotivelor electrice ajunge la 88-90%, cu randamentul total al tracțiunii electrice (ținând cont de randamentul centralelor termice sau hidrocentralelor, stațiilor de tracțiune, liniilor electrice și rețelelor de contact) de aproximativ 22-24%. Returul de energie poate ajunge la 25% din consumul de energie pentru tracțiune.
Utilizarea gazului natural comprimat și lichefiat ca combustibil pentru locomotive diesel este promițătoare. Îmbunătățirile ciclului termodinamic al motoarelor diesel și dezvoltarea pilelor de combustie de înaltă temperatură pot contribui la creșterea eficienței. O locomotivă cu turbină cu gaz are o putere destul de mare - până la 6300 kW. Totuși, datorită eficienței relativ scăzute (12-18%) și complexității producției, această locomotivă nu va părăsi niciodată perioada călătoriilor experimentale. În lume a fost produs în serii mici în străinătate (Germania, SUA), exemplare unice au fost construite la noi în țară. ingineria locomotivei este asociată cu o creștere a puterii și vitezei unității. Este posibil ca proiectele de turbotrenuri care utilizează o turbină cu gaz de aviație să fie implementate. Până la urmă, vitezele de până la 200 km/h sunt deja percepute de țările europene și de Rusia ca o soluție tehnică obișnuită, ceea ce înseamnă că trenurile se vor strădui să-și consolideze recordul de viteză de aproape 600 km/h.

Locomotivele cu abur, al căror design este primitiv în comparație cu alte tehnologii de astăzi, sunt încă folosite în unele țări. Sunt locomotive autonome care folosesc ca motor un motor cu abur. Primele astfel de locomotive au apărut în secolul al XIX-lea și au jucat un rol cheie în dezvoltarea economiilor unui număr de țări.

Designul locomotivei cu abur a fost îmbunătățit în mod constant, rezultând noi design-uri foarte diferite de cel clasic. Așa au apărut modelele cu roți dințate, turbine și fără tender.

Principiul de funcționare și proiectarea unei locomotive cu abur

În ciuda faptului că există diferite modificări ale designului acestui transport, toate au trei părți principale:

motor cu abur;
cazan;
echipajul.

Aburul este produs într-un cazan cu abur - această unitate este sursa primară de energie, iar aburul este principalul fluid de lucru. Într-o mașină cu abur, acesta se transformă într-o mișcare mecanică alternativă a pistonului, care la rândul său, cu ajutorul unui mecanism cu manivelă, se transformă într-una de rotație. Datorită acestui lucru, roțile locomotivei se rotesc. Aburul antrenează, de asemenea, o pompă abur-aer, un generator de turbină cu abur și este folosit într-un fluier.

Caruciorul vehiculului este format dintr-un șasiu și un cadru și este o bază mobilă. Aceste trei elemente sunt principalele în proiectarea unei locomotive cu abur. De asemenea, la vehicul este atașat un tender - un vagon care servește ca depozit pentru cărbune (combustibil) și apă.

Cazan de abur

Când luați în considerare proiectarea și principiul de funcționare al unei locomotive cu abur, trebuie să începeți cu cazanul, deoarece aceasta este sursa primară de energie și componenta principala a acestei mașini. Acest element este supus anumitor cerințe: fiabilitate și siguranță. Presiunea aburului din instalație poate ajunge la 20 de atmosfere sau mai mult, ceea ce o face practic explozivă. Funcționarea defectuoasă a oricărui element al sistemului poate duce la o explozie, care va priva mașina de sursa sa de energie.

De asemenea, acest element trebuie să fie ușor de gestionat, reparat, întreținut și să fie flexibil, adică să poată lucra cu diferiți combustibili (mai mult sau mai puțin puternici).

Focar

Elementul principal al cazanului este cuptorul, unde ard combustibil solid, care este alimentat folosind un alimentator de carbon. Dacă mașina funcționează combustibil lichid, apoi este alimentat prin duze. Gazele de înaltă temperatură eliberate ca urmare a arderii transferă căldura prin pereții focarului către apă. Apoi gazele, după ce au renunțat la cea mai mare parte a căldurii pentru a evapora apa și a încălzi aburul saturat, sunt eliberate în atmosferă printr-un coș de fum și un dispozitiv de oprire a scânteilor.

Aburul generat în cazan este acumulat în clopotul de abur (în partea superioară). Când presiunea aburului ajunge peste 105 Pa, o supapă specială de siguranță o eliberează, eliberând excesul în atmosferă.

Aburul fierbinte sub presiune este furnizat prin conducte către cilindrii motorului cu abur, unde apasă pe piston și biela și mecanismul manivelei, determinând rotirea axei motoare. Aburul evacuat intră în coș, creând un vid în cutia de fum, care crește fluxul de aer în focarul cazanului.

Schema de operare

Adică, dacă descriem principiul de funcționare în general, totul pare extrem de simplu. Cum arată schema unei locomotive cu abur se vede în fotografia postată în articol.

Un cazan cu abur arde combustibilul, care încălzește apa. Apa este transformată în abur și, pe măsură ce se încălzește, presiunea aburului în sistem crește. Când atinge o valoare mare, este introdus în cilindrul în care se află pistoanele.

Datorită presiunii asupra pistoanelor, axa se rotește și roțile sunt puse în mișcare. Excesul de abur este eliberat în atmosferă printr-o supapă de siguranță specială. Apropo, rolul acestuia din urmă este extrem de important, deoarece fără el cazanul ar fi fost rupt din interior. Așa arată structura cazanului unei locomotive cu abur.

Avantaje

Ca și alte tipuri, au anumite avantaje și dezavantaje. Avantajele sunt următoarele:

Simplitatea designului. Datorită designului simplu al motorului cu abur al unei locomotive cu abur și al cazanului său, este posibil să se stabilească producția la construcția de mașini și uzine metalurgice nu a fost greu.
Fiabilitate în funcționare. Simplitatea menționată a designului asigură o fiabilitate ridicată a întregului sistem. Practic nu există nimic de spart, motiv pentru care locomotivele cu abur funcționează timp de 100 de ani sau mai mult.
Tracțiune puternică la pornire.
Posibilitate de utilizare diferite tipuri combustibil.

Anterior, exista un astfel de lucru ca „omnivor”. A fost aplicat la locomotivele cu abur și a determinat posibilitatea de a folosi lemn, turbă, cărbune și păcură ca combustibil pentru această mașină. Uneori, locomotivele erau încălzite cu deșeuri industriale: diverse rumeguș, coji de cereale, așchii de lemn, cereale defecte și lubrifianți uzați.

Desigur, capacitățile de tracțiune ale mașinii au fost reduse, dar în orice caz acest lucru a permis economii semnificative, deoarece cărbunele clasic este mai scump.

Defecte

Au existat și câteva dezavantaje:

Eficiență scăzută. Chiar și la cele mai avansate locomotive cu abur, eficiența a fost de 5-9%. Acest lucru este logic, având în vedere randamentul scăzut al motorului cu abur în sine (aproximativ 20%). Combustie ineficientă a combustibilului, pierderi mari de căldură în timpul transferului căldurii aburului de la cazan la cilindri.
Nevoia de rezerve uriașe de combustibil și apă. Această problemă a devenit deosebit de relevantă atunci când se operează mașini în zone aride (în deșerturi, de exemplu), unde este dificil să se obțină apă. Desigur, puțin mai târziu au venit cu locomotive cu abur cu condensare a aburului de evacuare, dar acest lucru nu a rezolvat complet problema, ci doar a simplificat-o.
Pericol de incendiu cauzat de focul deschis al combustibilului care arde. Acest dezavantaj nu este prezent la locomotivele cu abur neîncedate, dar raza de acțiune a acestora este limitată.
Fumul și funinginea eliberate în atmosferă. Această problemă devine gravă atunci când locomotivele cu abur se deplasează în zonele populate.
Condiții dificile pentru echipa care întreține vehiculul.
Intensitatea manoperei la reparații. Dacă ceva se defectează într-un cazan cu abur, reparațiile durează mult și necesită investiții.

În ciuda deficiențelor lor, locomotivele cu abur erau foarte apreciate, deoarece utilizarea lor a ridicat semnificativ nivelul industriei în diferite țări. Desigur, astăzi utilizarea unor astfel de mașini nu este relevantă, din cauza prezenței unor motoare cu ardere internă și motoare electrice mai moderne. Cu toate acestea, locomotivele cu abur au fost cele care au pus bazele pentru crearea transportului feroviar.

În concluzie

Acum cunoașteți structura unui motor de locomotivă cu abur, caracteristicile sale, avantajele și dezavantajele funcționării. Apropo, astăzi aceste mașini sunt încă folosite pe căile ferate ale țărilor subdezvoltate (de exemplu, Cuba). Până în 1996, au fost folosite și în India. În țările europene, SUA și Rusia, acest tip de transport există doar sub formă de monumente și exponate muzeale.

LOGO STEAM AL SECOLULUI XXI?

De ce erau răi?

Eficiența locomotivelor în serie nu a depășit 7,8%.Aceasta înseamnă că mai puțin de o zecime din energia cărbunelui ars a fost folosită pentru muncă utilă, restul, la propriu și la figurat, se duce la scurgere. Locomotiva are și dezavantaje asociate cu funcționarea. Să ne amintim doar procedura dificilă de îndepărtare a calcarului dintr-un cazan. Oricine a suferit prin curățarea ceainicului manual va înțelege ce a fost nevoie. Și totuși interesul față de acești dinozauri ai evoluției tehnice s-a trezit din nou.

Ce avantaje necunoscute până acum au descoperit experții în ele? Poate că vom vedea în curând locomotive cu abur alergând de-a lungul șinelor? Să încercăm să ne dăm seama.

Ceea ce înainte era considerat un dezavantaj - încălzirea cu cărbune - s-a transformat într-un avantaj. Locomotiva cu abur a fost amintită la Politehnica din Harkov tocmai pentru că funcționează pe cărbune. În bazinul unic Kansk-Achinsk, o mare parte din acest combustibil poate fi extras folosind cea mai ieftină metodă, în cariera deschisă, dar are o putere calorică destul de scăzută, iar transportul său ulterioar la locul de consum este neprofitabil.Aici se poate dovedi recomandabilă utilizarea locomotivelor cu abur. Prin consumul de cărbune local de calitate scăzută, aceștia pot crește eficiența transportului transiberian. Chiar și astfel de cărbuni ard frumos în cuptorul unei locomotive cu abur. Mai mult, la arderea prafului de cărbune, completitatea arderii combustibilului crește la aproape 95%. Numai acest lucru poate reduce semnificativ pierderile de căldură ale cazanului. De-a lungul anilor, această metodă a fost îmbunătățită pentru centralele electrice. Utilizarea sa este destul de posibilă pe o locomotivă cu abur.

Nu există nicio îndoială că starea actuală a industriei face posibilă crearea aproape oricărei locomotive, de exemplu, conform unuia dintre proiectele KhPI. Dar calea de la o mașină experimentală la producția sa în masă nu este nici rapidă, nici apropiată. Și cel mai important, trebuie să fie achitat.

Acum depinde de economie. O locomotivă cu abur, desigur, nu este o alternativă la alte tipuri de locomotive. Dar, cine știe, poate că își va găsi un loc de muncă la căile ferate ale secolului XXI.

CE POATE FI EL?

CE SE ÎNTÂMPLĂ ÎN STRĂINATE?

PARAMETRII LOCOMOTIVELOR ÎNCĂLZITE CU CARBUNE

Nume parametru	KhPI Proiect	ACE 3000 (STATELE UNITE ALE AMERICII)
Lungimea cârligului, m
Putere maxima, l. Cu.	8000	3000
Înălțime, m	4,3	4,3
Greutate redusă, t	420
gol, t	360
Numărul de roți motrice

Cazan: tip	tub de apă	tub de foc
presiune, atm
temperatura aburului supraîncălzit, o C	500	430
Mașină: tip	un singur ciclu	compus
numărul de etape de expansiune a aburului
Rezerva de combustibil, t

Cea mai interesantă caracteristică nouă a locomotivei este focarul creat de argentinianul D. Porta. Procesul de ardere în el are loc în două etape. În primul rând, cărbunele este ars incomplet, ceea ce produce un gaz combustibil cu o temperatură destul de ridicată. Această parte a focarului seamănă cu un generator de gaz în principiul său de funcționare. Căldura degajată în timpul arderii incomplete a cărbunelui încălzește cazanul. Gazul inflamabil este apoi purificat prin trecerea prin apă atomizată și amestecat cu aer. Amestecul de lucru arde în canalele de gaz ale cazanului cu tub de foc. O mică turbină cu abur aspiră produsele de ardere, le conduce printr-un separator cu mai multe secțiuni (ciclon), curățându-le de cenușa reziduală. Deci, în loc de un nor negru, există doar o ușoară ceață care plutește deasupra locomotivei.

Oleg KURIKHIN, candidat la științe tehnice

Revista „Tehnologie pentru tineret”, 01-1987 (ortografie și sintaxă păstrate)