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Proyecto de locomotora de vapor de calor №8000.

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Desde 1935, los científicos y diseñadores soviéticos han estado trabajando en la llamada dirección prometedora. Locomotoras de calor. Este concepto involucraba la construcción de locomotoras con una planta de energía combinada, que incluía un motor de vapor y un motor de combustión interna. Esta idea fue propuesta por un estudiante del Instituto Electromecánico de Ingenieros de Transporte de Moscú L.M. Mayzel, quien tomó parte activa en otros trabajos. Durante los primeros años, científicos e ingenieros realizaron trabajos teóricos y, en 1939, se iniciaron varios proyectos nuevos a la vez que fueron desarrollados por las plantas de construcción de vapor de Kolomna y Voroshilovgrad.


La planta de locomotoras Voroshilovgrad (ahora planta de locomotoras diesel de Lugansk) comenzó a trabajar en un proyecto prometedor en los primeros meses de 1939. Las obras fueron encabezadas por A.S. Bliznyansky, D.V. Lviv y P.A. Cuarenta Además, el autor de la idea L.M. Meisel, en ese momento se graduó de la universidad y se estableció para trabajar en la planta Voroshilovgrad. En solo unos pocos meses, un grupo de ingenieros formó el aspecto de una locomotora prometedora y luego desarrolló un proyecto para el cual se construyó una locomotora de vapor de calor experimental. Cabe destacar que todo el trabajo de diseño llevó solo unos pocos meses. El proyecto estuvo listo en junio, 1939 del año, después de lo cual comenzó la construcción de la locomotora.

Como parte del programa para el desarrollo y la construcción de locomotoras de vapor de calor, a los ingenieros de Voroshilovgrad se les asignó la tarea de crear una locomotora de pasajeros, que en sus características sería similar a una locomotora en serie del IC. Para comparación, se suponía que la planta de Kolomna debía crear una locomotora de vapor de calor TP1, de acuerdo con sus características similares a la locomotora de vapor FD. De acuerdo con los términos de referencia, la locomotora de vapor de calor Voroshilovgrad tenía que tener una fórmula axial 1-4-2 o una similar, y también desarrollar potencia hasta 3000 hp. Por lo tanto, en el futuro, una locomotora prometedora podría convertirse en un reemplazo completo para las locomotoras IP existentes. Cabe señalar que el desarrollo de una locomotora de vapor de calor de carga comenzó un poco más tarde, pero la implementación de este proyecto se retrasó por varios años.


Vista general de la locomotora de vapor-calor №8000


Cabe destacar que el proyecto de tren de vapor y calor desarrollado por la planta de locomotoras Voroshilovgrad no recibió una designación especial. En historias Permaneció bajo el número de serie del prototipo. Una locomotora experimentada tenía el número 8000, que ahora se usa para designar todo el proyecto. Más tarde, se creó otro proyecto similar, conocido bajo el símbolo "No. 8001".

Durante el desarrollo de un nuevo proyecto, se decidió utilizar algunos trabajos en proyectos existentes y también tomar prestadas ciertas unidades de locomotoras de vapor en serie. Al mismo tiempo, sin embargo, una propuesta pareció no copiar las características generales de la locomotora del circuito integrado. En particular, la nueva locomotora térmica obtuvo la fórmula de la rueda 1-4-1 con un eje de soporte en lugar de dos, como la locomotora de vapor de "referencia". Además, debido a algunas características de la nueva central eléctrica, fue necesario rediseñar las unidades de caldera existentes prestadas de la máquina de vapor Su.

La locomotora de vapor de calor №8000 recibió la parte de la tripulación, basada en las unidades de las locomotoras de vapor existentes, pero teniendo algunas diferencias con los modelos de producción. Tenía una fórmula 1-4-1 axial con un corredor, cuatro ejes de conducción y uno de apoyo. Además, detrás del corredor y delante de los ejes de soporte, había dos ejes deflectores utilizados para transferir el par del motor a las ruedas motrices. Los corredores y los ejes de soporte con ruedas de diámetro pequeño estaban ubicados en carros tipo Bissel. Las ruedas motrices se tomaron prestadas de la locomotora del motor y tenían un diámetro (en un círculo de rodadura) 1850 mm.

En el marco de una caldera montada en una locomotora de vapor, basada en unidades de la locomotora de vapor Su. Se asumió que la locomotora de la central eléctrica №8000 diferirá de los cilindros de diámetro más pequeño. Esto llevó a la necesidad de aumentar la presión de vapor y la correspondiente modificación de la caldera. El cambio más notable fue la finalización del horno. Inicialmente, la caja de fuego Belper se usaba con un techo plano horizontal. Para aumentar los parámetros de la caldera manteniendo al mismo tiempo unas dimensiones aceptables se tuvo que utilizar un techo radial.

La caldera renovada tenía una superficie de evaporación con un área de 199,5 m2, un sobrecalentador de vapor con un área de 72,6 m2 y un área de parrilla de 4,73 m2. Después de todas estas mejoras, la presión de vapor en la caldera se elevó a 20 kgf / sq. Cm. Para comparación, en la base Su este parámetro fue igual a la totalidad de 13 kgf / sq. Cm. Por lo tanto, había muchas razones para confiar en la preservación de los parámetros requeridos y el desempeño de la tarea técnica.

A diferencia de la Kolomna TP1, la locomotora de vapor de calor Voroshilovgrad No.8000 tenía diferencias externas mínimas con respecto a las locomotoras de vapor en serie, que son notorias solo para los especialistas. Entonces, la locomotora tenía solo una cabina trasera para la tripulación de servicio. Para realizar algún trabajo en los lados de la caldera, se proporcionó acceso a dos sitios a través de las escaleras en la parte delantera.

La licitación tampoco tuvo diferencias externas respecto a las muestras seriadas. Dentro de la caja rectangular se encontraban pozos de carbón, tanques para agua y combustible diesel, así como algunas otras unidades. La licitación se conectó a la locomotora mediante un dispositivo de acoplamiento, así como un conjunto de tuberías y transportadores para suministrar combustible sólido al horno.

En los lados del marco se ubicaron dos cilindros con un diámetro de 430 mm, que eran la base de la central eléctrica combinada original. Ambos cilindros se fabricaron como una sola unidad, también realizando la función de uno de los soportes de la caldera. Por lo tanto, una unidad grande se fijó firmemente en el diseño de la locomotora, y también fue una de las partes de potencia.

Dentro del cilindro había dos pistones con una carrera de 770 mm, que dividía el volumen total en tres cámaras separadas. Tal como fueron concebidos por los diseñadores, durante la operación, los pistones tuvieron que moverse en diferentes direcciones, colocando las bielas en movimiento. Se asumió que el vapor se alimentará de manera consistente en dos cámaras laterales y una central, asegurando el movimiento correcto de los pistones y poniendo en movimiento otras partes de la planta de energía.

Los vástagos del cilindro a través de un sistema de elementos rígidos se conectaron con dos ejes de bogie: los dos cilindros delanteros debían girar el delantero situado entre el corredor y el eje motriz, los dos cilindros traseros, el eje deflector ubicado frente al eje de soporte. Con la ayuda de la barra de tiro y sparnikov, el par de torsión de los rodillos del guardabarros se transmitió a los ejes motrices.

Los proyectos de locomotoras de vapor de calor, desarrollados en el año 1939, implicaron el uso de una central eléctrica de diseño similar. Se asumió que la máquina de vapor se usará para moverse desde una parada y aceleración a ciertas velocidades. Después de eso, se planificó suministrar combustible diesel a los cilindros, con la ayuda de la cual fue posible lograr un aumento notable en la potencia y reducir el consumo de combustible.

Como el volumen de trabajo del motor térmico se propuso utilizar la cámara central del cilindro. Al acelerar a una velocidad del orden de 15-25 km / h, cuando los pistones comenzaron a moverse con la frecuencia deseada, se tuvo que inyectar combustible diesel en la cámara central, como resultado de lo cual comenzó a funcionar con el principio de un motor diesel de dos tiempos. Solo se suministró vapor a las cámaras laterales en todos los modos de operación de la central eléctrica. Para suministrar combustible diesel, una locomotora de vapor recibió bombas con impulsores de gas del tipo Arshaulov.

Debido a las características específicas de las innovaciones y algunas de las características de las nuevas unidades originales, la locomotora de vapor con calor No.8000 apenas difirió de la locomotora de vapor "estándar" de la IC en términos de tamaño y peso. La masa de trabajo de esta locomotora era 140 toneladas, acoplamiento - toneladas 100. La potencia estimada del motor era 3000-3500 hp (1500 hp en una máquina de vapor y 2000 hp en un motor diesel), que permitió determinar la velocidad de construcción en el nivel de 130 km / h.

A modo de comparación, el peso operativo de la locomotora IC alcanzó 132-135 t, y la potencia máxima fue 3200 hp La velocidad de diseño fue declarada en 115 km / h. Cabe destacar que el peso de acoplamiento de la locomotora fue solo de 81-82 t, mientras que para el “No. 8000” este parámetro fue mayor en 20 t. Dichas diferencias se asociaron con el diseño de la parte de la tripulación, es decir, el número de ejes de soporte y, como consecuencia, la distribución del peso a través de los ejes.

El proyecto de locomotora de calor y vapor, que luego se designó como No. 8000, se completó en junio de 1939. Pronto los trabajadores de la planta comenzaron a construir una locomotora experimentada. Debido a la complejidad del diseño, así como a la carga de trabajo de la empresa, el ensamblaje del prototipo duró aproximadamente tres meses. En la prueba, salió solo a mediados de octubre.

El primer viaje de prueba tuvo lugar en octubre 18. En este día, una locomotora de calor y vapor experimentada condujo el recorrido de Voroshilovgrad a Kondrashevsky y regresó. Cabe señalar que ya durante este viaje, los especialistas de la planta verificaron el funcionamiento de la central eléctrica en modo combinado. Pronto comenzó a probar en otras partes de los ferrocarriles. Como pistas de prueba, se utilizaron los ferrocarriles del sur y del norte de Donetsk. Hasta enero de 1940, la locomotora de vapor de calor №8000 en total pasaba aproximadamente 2000 km, utilizando diferentes modos de operación de la central eléctrica.

A principios de febrero, 1940, después de realizar pruebas de fábrica y refinamiento, la locomotora No. 8000 fue a Moscú. En febrero, 7, llegó a la capital, donde fue enviado al Instituto de Investigación del Transporte Ferroviario. Pruebas posteriores fueron planeadas en el anillo experimental del instituto. Cabe señalar que ya en esta etapa, los expertos señalaron: La planta de locomotoras Voroshilovgrad logró resolver exitosamente el problema de construir una locomotora con motores combinados de vapor y calor.

Las pruebas en un anillo experimental NIIZhT han demostrado que una prometedora locomotora de vapor de calor tiene altas características que la distinguen favorablemente de las locomotoras existentes. Así, se confirmaron las características calculadas de potencia y velocidad de movimiento. Además, se estableció el consumo de combustible en el trabajo. Debido al uso de combustible diesel, que aumenta dramáticamente la potencia de la locomotora, fue posible lograr un ahorro doble de combustible en comparación con los motores de vapor del tipo IC.

Sin embargo, no fue sin problemas. Debido a defectos de diseño, se produjeron grandes fugas de vapor, lo que hizo imposible probar la central eléctrica en algunos modos. Por ejemplo, no fue posible verificar la locomotora en los elevadores largos utilizando solo la máquina de vapor. Además, algunas otras pruebas de la locomotora de vapor no se llevaron a cabo durante la operación sin el uso de un motor diesel. Además, hubo un exceso notable de la carga recomendada en los rieles asociados con el diseño de la parte del carro y el peso de toda la locomotora.

Las pruebas en NIIZhT continuaron hasta el comienzo del verano del año 1940, después de lo cual el tren de vapor de calor experimentado fue devuelto al fabricante. Pronto, los diseñadores de la empresa desarrollaron un proyecto para la modernización de la locomotora, que implica la revisión y el reemplazo de una gran cantidad de componentes y ensamblajes diferentes. En particular, se propuso reemplazar los juegos de ruedas, cambiar los bloques de cilindros, así como modificar seriamente los elementos de la planta de energía y algunos otros componentes.

Sin embargo, otros cálculos demostraron lo inapropiado de dicha actualización. Resultó que tal actualización de la locomotora de vapor y calor existente costaría aproximadamente lo mismo que la construcción de una nueva locomotora. En este sentido, el programa de modernización se redujo significativamente, dejando solo modificaciones menores y menores, lo que permitió mantener los costos en un nivel aceptable.

En el curso del refinamiento en un plan reducido, una locomotora de vapor de calor experimentada perdió algunas tuberías de vapor, que consideraron innecesarias, recibió nuevos rodamientos de ejes de bogie, así como mecanismos de distribución de vapor de tipo carrete en lugar de lóbulos de leva. Además, varias juntas atornilladas reemplazaron a las soldadas e hicieron algunas otras mejoras. Debido a tales modificaciones, fue posible resolver algunos problemas, sin embargo, no fue posible reducir el aumento de carga en los rieles, ya que el peso del acoplamiento se redujo ligeramente.

La modernización del plan reducido tomó mucho tiempo, debido a lo cual la locomotora №8000 nuevamente fue a Moscú solo el 1941 de junio del año. En el curso de las pruebas regulares, se planificó verificar las posibilidades de un tren de vapor de calor para remolcar trenes. Tales pruebas comenzaron ya en la estación Debaltseve cerca de Voroshilovgrad. En la ruta Debaltseve - Lyublino locomotora sostuvo la composición de la masa 900 t.


Disposición de locomotora #8000


La locomotora de calor llegó a Moscú el 20 de junio y, después de algunos preparativos, realizó otro vuelo con una carga útil. Junio ​​21 comenzó un viaje en la ruta Moscú - Bologoye - Moscú con un tren de masas 1100 t. Estas pruebas continuaron durante mucho tiempo y nos permitieron establecer las características reales de una locomotora prometedora. Al día siguiente, después de haber sido enviado a Bologoye, comenzó la Gran Guerra Patriótica, que afectó gravemente la operación del tren de vapor térmico.

Después de los controles en el ferrocarril de octubre, les enviaron la locomotora No. XXUMX en la carretera. V.V. Kuibyshev, donde fue explotada en los próximos meses. En el verano de 8000, una experimentada locomotora de vapor de calor trabajó en el ferrocarril Moscú-Ryazan, donde se usaba para remolcar trenes de carga y pasajeros. Durante esta etapa de operación, los especialistas de NIIZhT, que supervisaron el trabajo de la locomotora, prepararon un informe regular. En este momento, se observó que la eficiencia de la locomotora de vapor de calor en ciertas secciones de las rutas alcanza el 1942-10%.

Al mismo tiempo, los límites de velocidad que existían en el ferrocarril entre Moscú y Ryazan tuvieron un impacto negativo significativo en los indicadores reales. Debido a ellos, la locomotora no pudo alcanzar una alta velocidad a la cual la central eléctrica podría desarrollar la máxima potencia y mostrar la mejor eficiencia.

En 1943, apareció una propuesta original sobre el funcionamiento de las cámaras centrales de los cilindros. A sugerencia de LM Maisel, cuando la presión en las cámaras se redujo al nivel de la caldera, tuvieron que ser permitidas en vapor. Debido a esto, fue posible reducir ligeramente la temperatura de los cilindros y pistones, así como crear mejores condiciones para el uso de energía de vapor. En ese momento, la locomotora de vapor térmico №8000 funcionó en el ferrocarril Tashkent, donde comenzaron los controles de la nueva propuesta. En el futuro, esta técnica se probó al regresar a Moscú (a través de Siberia), así como en sitios cercanos a la capital. La admisión de vapor en las cámaras centrales permitió aumentar ligeramente la potencia de la central eléctrica y aumentar la velocidad máxima de movimiento.

Los últimos viajes de prueba, durante los cuales una locomotora experimentada sacó trenes de carga y pasajeros, fueron de 1946 a 1948. Durante esta fase de prueba, se verificaron varios aspectos del funcionamiento de la central eléctrica y se compiló una lista actualizada de requisitos para las locomotoras de vapor y calor prometedoras. El "No.8000" existente tenía una serie de fallas graves que aparecieron durante la operación de prueba y evitaron su uso completo. Los nuevos proyectos deberían deshacerse de estos problemas.

La principal desventaja fue el aumento de la carga en los rieles. Debido a la gran masa de acoplamiento, que no pudo reducirse a un nivel aceptable, fue necesario limitar la velocidad del movimiento. Por ejemplo, en rieles que pesan a nivel de 40-43 kg, la longitud de 1 m se debe mover a una velocidad de no más de 70 km / h.

Además, la operación ha demostrado que el bloque de cilindros necesita modificaciones serias. El diseño existente tenía un inconveniente en la forma de rotura regular de los bujes de acero, lo que excluía el uso de un motor diesel. La reparación tomó algún tiempo y la locomotora fuera de servicio. Los problemas más serios tenían que ser enfrentados con las averías de la parte de la tripulación. En el diseño de este último no había cuñas de eje, debido a lo cual, cuando se rompió, fue necesario desmontar toda la locomotora y hacer nuevos lienzos del bastidor.

El prototipo de la locomotora de vapor de calor №8000 tenía ventajas y desventajas. Los detalles de este último finalmente afectaron la decisión de los especialistas del Comisariado de Comunicaciones del Pueblo. En su opinión, en su forma actual, la locomotora no podía utilizarse en el transporte real, ya que las deficiencias existentes dificultaban su funcionamiento, mantenimiento y reparación. Paseos experimentados detenidos en 1948. Por decisión de la gerencia, la locomotora No. 8000 fue cancelada por falta de prospectos. Pronto fue desechado.

El proyecto de la locomotora de vapor de calor del pasajero se cerró debido a la gran cantidad de problemas que solo se podían eliminar creando una locomotora completamente nueva. Una vez finalizado el proyecto “№8000”, los especialistas de la planta de locomotoras de Voroshilovgrad regresaron a la creación de una locomotora de vapor de calor, cuyo desarrollo se suspendió varios años antes. Se decidió actualizar el proyecto existente utilizando la experiencia adquirida y los desarrollos existentes. La nueva locomotora recibió el número de serie XXUMX y es digna de consideración por separado.


Residencia en:
http://poezdon.ru/
http://mstrainsim.narod.ru/
http://strangernn.livejournal.com/
Rakov V.A. Locomotoras de ferrocarriles nacionales 1845-1955. - ed. 2-e, revisado y ampliado. - M .: "Transporte", 1995
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Rakov V.A. Locomotoras de ferrocarriles nacionales 1845-1955
8 comentarios
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  1. Amuretos
    Amuretos 8 diciembre 2015 08: 09
    +2
    No puedo entender por qué las personas inteligentes no podían entender el punto muerto de la idea. Después de todo, los primeros motores diesel fueron diseñados para funcionar con carbón pulverizado y no creo que Lviv y Meisel no supieran sobre el fracaso de este trabajo, así como el fallo de la transmisión mecánica de energía en la URSS y en el extranjero locomotoras diesel, como el profesor Yu.V. Lomonosov estaba convencido Gracias al autor por cubrir las páginas poco conocidas de nuestro transporte ferroviario.
    1. Capitán nemo
      Capitán nemo 9 diciembre 2015 01: 26
      +1
      Cita: Amurets
      No puedo entender por qué las personas inteligentes no pueden entender el punto muerto de la idea. Después de todo, los primeros motores diesel fueron diseñados para funcionar con carbón pulverizado.

      La locomotora no es un automóvil para usted, si una locomotora puede moverse suavemente, entonces una locomotora con una transmisión mecánica a las ruedas como si el automóvil se estuviera alejando o cuando los cambios de marcha rompen los acopladores con todas las consecuencias si el sistema de freno neumático de todo el tren se agota en ese momento.
      El problema de romper el enganche, por supuesto, se resolvió incluso en la locomotora Shchel-20 1x, que ahora se encuentra en Khovrino debido al uso de una transmisión eléctrica, pero es más complicada, más costosa y más pesada que una mecánica, esta última es crítica para las locomotoras diesel, a diferencia de las locomotoras eléctricas, donde a menudo se usa un lastre de peso.
      Parece que esto está relacionado con el hecho de que en los volquetes mineros de la familia "Belaz" con una capacidad de carga de 80-120 toneladas, ya no se usa la transmisión mecánica a las ruedas, aunque no hay acoplamientos como los de los vagones de tren.
      1. Nick1953
        Nick1953 9 diciembre 2015 18: 51
        0
        "si la locomotora puede moverse sin problemas",
        ¡Mi amigo, obviamente no viajabas en locomotoras de vapor! :-)
        ¡El escuadrón se aleja con tal sacudida que temes caer del estante!
        ¿Y cómo se pusieron en marcha los pesados? El motor retrocedió para exprimir los tampones de composición, luego arrancó. Hubo un rugido! :-) :-)
  2. mishastich
    mishastich 8 diciembre 2015 09: 00
    +1
    Die sowjetische Hybride der Diesel-Dampflokomotive.

    Estamos a la espera de 8001.
  3. Robert Nevsky
    Robert Nevsky 8 diciembre 2015 12: 09
    +3
    ¡Gracias al autor por el artículo! ¡Estamos esperando más artículos sobre locomotoras de vapor! hi
  4. moskowit
    moskowit 8 diciembre 2015 16: 24
    +1
    Interesante y entretenido con abundante información técnica. Gracias. No conocía esa dirección en locomotoras de vapor y en la ingeniería de locomotoras diesel.
  5. shturman032
    shturman032 8 diciembre 2015 22: 04
    0
    TP1 fue un hermoso ejemplo de construcción de locomotoras de calor y vapor, pero para entonces las locomotoras eléctricas y diésel habrían estado corriendo
    1. Amuretos
      Amuretos 9 diciembre 2015 01: 09
      0
      Cita: shturman032
      para entonces las locomotoras eléctricas y diésel ya estaban en su apogeo, si no fuera por la guerra, el siglo de las locomotoras a vapor habría terminado antes

      ¡No lo creo! El avance en la construcción de locomotoras termoeléctricas se produjo después del XX Congreso del Partido. Aunque Stalin notó las locomotoras diesel por primera vez en 20, cuando viajaba a la Conferencia de Potsdam. Estaba interesado en una locomotora que tiraba de un tren del gobierno, que no necesita equipo frecuente. se centraron en el ferrocarril Ashgabat. Aunque TURKSIB fue diseñado originalmente para locomotoras diesel. Referencia: Virolainen Voldemar Matveyevich en sus memorias "Green Street". La biografía del autor está en Wikipedia y TSB.
      1. shturman032
        shturman032 9 diciembre 2015 09: 23
        0
        Lo siento, me refería al ferrocarril extranjero. Aunque, por ejemplo, teníamos VL22, una hermosa locomotora eléctrica.