RailUnion.net

Собственно, обещанная статья о паротурбовозе.


Очевидно, речь идет о паротурбовозе GE 1938 года:
http://www.dself.dsl.pipex.com/MUSEUM/LOCO...turb/upturb.htm

В 1939 году был передан на дороги и в том же 1939 возвращен обратно из-за недоработок. В 1943 году порезан.
Также до 1954 года в США строились в отдельных экземплярах:
Паротурбовоз Болдуина с механической передачей;
Паротурбовозы Болдуин-Вестингауз с электропередачей;
Паротурбовоз Болдуин-Лима-Гамильтон с электропередачей.

Основные проблемы: дефекты из-за недоведенности локомотивов.
Строительство паротурбовозов в США было прекращено в связи с заказами более простых газотурбовозов на те же мощности.

А это авиационная паротурбинная установка 30-х:

интересно...

Анализируя опыт строительства паротурбовозов в США, надо учесть, что основной задачей их постройки было не столько достижение максимального к.п.д. при работе на дешевом топливе, сколько создание локомотива высокой мощности (мощность паротурбовозов составляла от 5000 до 7000 л.с.). Поэтому с появлением секционированных тепловозов суммарной мощностью 5000 л.с. и выше (в четырех секциях) американские паротурбовозы, как и позднее газотурбовозы, были вытеснены с рынка.

Отличный сайт!!!СПАСИБО!!! :up:
А про мощности-американцы всегда пытались выжать именно ее(Маллеты те же самые).Паротурбовоз 3-4-3 развивал до 6900л.с(на 4-х сцепных осях-то!!!)

Основные проблемы: дефекты из-за недоведенности локомотивов.

-но прошло полвека,и многие проблемы сейчас уже не есть проблемами.

Там другие проблемы.

1. Необходим тщательный анализ режимов движения такого локомотива с составом.
Обычно время движения на режиме максимальной мощности относительно невелико (в основном при преодолении руководящего подъема). Возможно, эксплуатационный к.п.д. паротурбовоза можно повысить, используя регулирование турбины путем обвода для реализации максимальной мощности, при этом к.п.д. на максимальной мощности снижается, но режим максимального к.п.д. смещается в область частичных режимов, на которых локомотив работает дольше.

2. Вопрос: паровоздушный конденсатор или пароводяной?
Паровоздушные конденсаторы показали себя ненадежными. Двухконтурная же схема, при которой пар конденсируется водой, которая затем охлаждается в обычных тепловозных холодильных секциях, будет работать надежнее, однако вопрос, не возрастут ли сильно расходы на охлаждение конденсатора.

3. Переходные режимы при тяге. Турбина все-таки раскручивается медленно.

4. Экономичность топки при нулевой мощности. Глушить паротурбовоз на стоянке возможно только при пылеугольном отоплении. Но при этом вся зола идет в топочные газы, что усложняет очистку котла.

5. Вопрос о перспективности многовальных схем, в частности, использование двух последовательных турбин с повторным промежуточным перегревом мятого пара.

Мне кажется что компановка при которой все агрегаты, необходимые для работы локомотива размещаются в одной секции - не самая удачная. Получается очень длинный кузов, что мешает прохождению кривых. В этом плане наверное всё же лучше использовать размещение агрегатов в двух-трёх несамостоятельных секциях, как это должно было быть у полумифического ворошиловградского паровоза высокого давления.

Это как раз не проблема. На одной секции (6-осной) могут быть размещены котлы, турбогенератор и водяной конденсатор, а на двух 4-осных с обеих сторон - кабины управления, топливные бункера, пылеугольные мельницы и холодильники воды, охлаждающей конденсатор.

Oleg писал(а): А это авиационная паротурбинная установка 30-х:

Такая дура на самолёте? Интересно, самолёт хоть взлететь-то смог?

Trucker
Между прочим перед войной была разработана и успешно обкатана паросиловая установка для самолётов ПО-2 ("кукурузник"). И ничего, летал себе не хуже чем с ДВС.

Для самолета была отработана камера сгорания и турбина. Кстати, задел потом был использован в ракетной технике.


На самолетах паротурбинная установка не пошла из-за высоких габаритов конденсатора, в связи с тем дальше разработчики переключились на создание ГТУ.

1. Необходим тщательный анализ режимов движения такого локомотива с составом.

Я не железнодорожник и поэтому все советы в этой области выслушаю с удовольствием.Вопрос-можно ли при нагрузке на ось в 23т принять мощность на ту же ось в 1100л.с (как у ВЛ80)?

2. Вопрос: паровоздушный конденсатор или пароводяной?

Ответ-пароводяной.Для 8,5 т\ч пара надо 85 м2 поверхности конденсатора и 50-60 л.с. на насос.Эжекторный конденсатор вроде вообще не требует энергии на привод и подает воду под давлением до 2,5 атм,но в нем я не уверен.

3. Переходные режимы при тяге. Турбина все-таки раскручивается медленно.

Паротурбовоз 3-4-3 разгонялся до 100 миль/ч за 12 минут-вроде неплохо для парового локомотива?А вот стационарные дают стабильно 3000об/мин-50Гц в сети.

Экономичность топки при нулевой мощности. Глушить паротурбовоз на стоянке возможно только при пылеугольном отоплении. Но при этом вся зола идет в топочные газы, что усложняет очистку котла.

При пылеугольном отоплении на любом режиме 90% золы вылетит из топки и изнашивает котел.К недостаткам пылеугольного отопления можно отнести и большой расход металла(до 200 г/т угля) мельниц и необходимость установки высокоэффективных золоуловителей.В слоевых топках потери с уносом достигают 30%,но при переходе на GPCS (gas production combustion system)
КПД котла подскакивает аж до 75-80%-и это без воздухоподогревателя и других полезных устройств.Потери с провалом,уносом,хим.неполнотой горения исчезают,топка перестает шлаковаться.Исчезает черный дым и сажа.Уголь можно подавать лопатой,стокером,а лучше-решеткой с нижней подачей,как сделали на одном 0-3-0 в Англии.

5. Вопрос о перспективности многовальных схем, в частности, использование двух последовательных турбин с повторным промежуточным перегревом мятого пара.

Думаю,лучшей будет турбомашинная схема-поршневая машина высокого давления и турбина промперегретого пара(промперегрев применили во Франции в 1940-м.Паровоз-компаунд был чрезвычайно удачен)

Мне кажется что компановка при которой все агрегаты, необходимые для работы локомотива размещаются в одной секции - не самая удачная.

Простите за нетехническое мнение,но паровоз должен быть паровозом и выглядеть как паровоз.Прорабатываю схему 2-4-1 при 4000л.с для замены ТЭП70 и в задумке 1-3-0+0-3-1 на 6500л.с. для замены 2 ТЭ116(при наличии дешевого твердого толива,естественно)
Ссылки:
Паротурбовоз 3-4-3

Английский паротурбовозНемецкие турболокомотивы

Последний паровозный инженер писал(а): Вопрос-можно ли при нагрузке на ось в 23т принять мощность на ту же ось в 1100л.с (как у ВЛ80)?

Можно, а зачем?

При тяге автономным локомотивом нет смысла повышать скорость на руководящем подъеме для грузового локомотива до 50 км/ч, потому что ухудшается использование мощности силовой установки.

В слоевых топках потери с уносом достигают 30%,но при переходе на GPCS (gas production combustion system)
КПД котла подскакивает аж до 75-80%-и это без воздухоподогревателя и других полезных устройств.

Очень хорошо, а как с расходом топлива на холостом ходу и на стоянке?

Думаю,лучшей будет турбомашинная схема-поршневая машина высокого давления и турбина промперегретого пара

Тогда теряется возможность высокого перегрева пара. Я еще понимаю, если турбина в первой ступени.

Простите за нетехническое мнение,но паровоз должен быть паровозом и выглядеть как паровоз.

Зачем?
Это же не декоративный локомотив. Наоборот, блочная компоновка (например, размещение паросиловой установки на отдельной раме, на которой можно ее собрать отдельно от локомотива и испытать) и использование выпускаемых узлов (тележек, КМБ) упрощает обслуживание и ремонт.

Прорабатываю схему 2-4-1 при 4000л.с для замены ТЭП70

Это проигрышный вариант, потому что в пассажирском движении важна не только дешевизна топлива, но и масса локомотива, иначе он будет возить сам себя. Да и по динамике он просто не пройдет.

в задумке 1-3-0+0-3-1 на 6500л.с. для замены 2 ТЭ116(

Он никак не заменит 2ТЭ116, потому что сцепного веса не хватит (всего 6 осей).
Ближе к потребностям тяги - это трехсекционная машина 2-2+3-3+2-2 примерно на 7000-8000 л.с. или восьмиосная машина с четырехосным тендер-конденсатором.

Для замены ТЭП70 нужна машина вроде П36 - мощность около 3000 л.с. и достаточно крутая разгонная характеристика, чего, кстати, ТЭП70 так сильно и не хватает. Такой паровоз можно оборудовать тендер-конденсатором, причём кабины управления разместить одну перед котлом, вторую - на тендерной секции сзади. Машину тоже можно "разнести" для увеличения сцепного веса - оставить машину половинной мощности на главной секции и снабдить машиной секцию тендерную. Можно теоретически сделать не классическую паровую машину, а горизонтальную машину бустерного типа с валом раздачи мощности на оси, хотя это плохой вариант - будут большие потери в передаче и неудобное обслуживание. А вот грузовой паровоз должен быть уже как раз модульного типа, так как сцепного веса одной ведущей секции будет явно мало, машину нужно будет разносить по секциям. У так называемого ворошиловградского паровоза (Олег, был он на самом деле или так и остался в проекте?) планировалось использовать то ли 8 то ли 12 машин паровозного типа - соответственно, по 2 на тележку - левая и правая. При этом сцепной вес получается огромный, что как раз критично для грузового локомотива. Котёл на таком паровозе должен быть водотрубный, на давление 50-80 атмосфер.

ЗЫ.

GPCS (gas production combustion system)

это что-то вроде газогенератора насколько я понял?

Можно, а зачем?

Для расчетов,пока сугубо прикидочных-что бы знать,на скольки осях(минимум) можно реализовать необходимую мощность.Повторюсь,я не железнодорожник(к слжалению,не удался) и во многих нюансах разбираюсь слабо.

Очень хорошо, а как с расходом топлива на холостом ходу и на стоянке?

Неплохо должно быть.Это как в обычной печке-закрыл поддувало и задвижку(на локомотиве-сбросить обороты тягодутьевой машины),и горит слабо.На обычных угольных паровозах-в принципе то же самое.

Тогда теряется возможность высокого перегрева пара. Я еще понимаю, если турбина в первой ступени.

В области высоких давлений машина работает эффективнее,и ее внутренний КПД выше,чем у турбины.При низком давлении и большом удельном объеме пара турбина лучше.Кроме того,из нее легче сделать отборы для регенеративного подогрева воды(очень эффективная мера,на электростанциях стоят по 10-12 подогревателей,паровозу хватит трех)

Зачем?
Это же не декоративный локомотив.

Но такая компоновка проверена временем и имеет свои преимущества.Кэбфорварды ведь особого распостранения не получили почему-то.Впрочем,для начала можно проработать два варианта-классический пассажирский и "тепловозоподобный" товарный/или наоборот

Это проигрышный вариант

А какой выигрышный(для "классики")?

Он никак не заменит 2ТЭ116, потому что сцепного веса не хватит (всего 6 осей).

Потому я про ВЛ80 и спрашивал-там по 1100л.с.на ось.А при бОльших мощностях(чем 7000л.с) по-моему надо думать об электрификации,а то может получится громоздкий и малонадежный локомотив.

восьмиосная машина с четырехосным тендер-конденсатором.

Что-то вроде П38?Лучше уж турбину мятого пара на тендер поставить,как в Аргентине сделали.Тогда имеем 1-5-2+0-4-3

Котёл на таком паровозе должен быть водотрубный, на давление 50-80 атмосфер.

-это бесспорно,иначе КПД не видать.А огнетрубные,увы,устарели.

это что-то вроде газогенератора насколько я понял?

На колосниковой решетке держится слой толще обычного,в зольник подводится пар (3-4% от всего пара в конусе) и только треть необходимого воздуха(из-за уменьшения скорости газов топливо не выносится из слоя).Остальной воздух подводится через фурмы над слоем для дожигания полугаза. Подробнее здесь

Kulibin писал(а): Для замены ТЭП70 нужна машина вроде П36 - мощность около 3000 л.с. и достаточно крутая разгонная характеристика, чего, кстати, ТЭП70 так сильно и не хватает.

Поставить АТД и отодвинуть предел по нагреву ТЭД.

А с выходом на гиперболу все равно спасет только повышение мощности путем установки дизеля от "Витязя", там под 5000 л.с.

Или сделать "Витязь" в пассажирском варианте с ОРП от ТЭ125.

А заменять 135-тонный тепловоз паровозом, который с тендером потянет на все 200, вряд ли рационально. Сцепного веса на ТЭП70 для 1500-тонного состава и так хватает. Ну и никаких классических паровых машин на пассажирском локомотиве. Сейчас это все уже не пройдет по воздействию на путь.

У так называемого ворошиловградского паровоза (Олег, был он на самом деле или так и остался в проекте?)

Остался в проекте, естественно. Этот проект изначально был нежизнеспособен, и, не в последнюю очередь, по воздействию на путь.