РЖД вспомнило про газотурбовозы. Разбираемся, как работают локомотивы с авиадвигателем внутри.
История появления газотурбовозов
Впервые экспериментальный локомотив с газотурбинной установкой был построен в 1960 году на Луганском заводе. Образец получил обозначение ГТ101-001. Это был шестиосный локомотив с электрической передачей, мощность составила 3000 лошадиных сил.
Годом ранее на Коломенском заводе был также построен газотурбовоз Г1-01, мощность которого уже была 4500 лошадиных сил. А в 1964 на том же заводе были выпущены два ГП1, мощностью 3500 лошадиных сил.
Газотурбовоз Г1
Последние два типа локомотивов создавались под руководством и при непосредственном участии Льва Сергеевича Лебедянского, довольно известного советского инженера. Помимо газотурбовозов, у него есть и другие известные работы, в том числе знаменитые паровозы ИС, 9П, П32 и П36. А также тепловозы ТЭ50 и ТЭП60.
Газотурбовозы и тепловозы создавались в одно и то же время. Предполагалось, что газотурбовозы будут технически совершеннее и выгоднее тепловозов, но этого не случилось. В итоге все работы по разработке и постройке локомотивов с газотурбинной силовой установкой были прикрыты.
Газотурбовоз ГП1
Газотурбовозы сейчас
К 2030 году РЖД была поставлена задача замещения 30% дизельного топлива, расходуемого тепловозами, природным газом. В итоге к газотурбовозам вернулись снова. Первый российский газотурбовоз покинул ворота Воронежского тепловозоремонтного завода в 2007 году. Он получил обозначение ГТ1h-001 (h - hybrid, гибрид).
ГТ1h-001
Этот локомотив был построен на базе ВЛ15 и имеет три двухосные тележки на каждую секцию (сообщает википедия). Топливо для него - сжиженный газ. Мощность составила 11284 л.с. на одну секцию. Это стало рекордом и газотурбовоз попал в книгу рекордов Гиннесса, как самый мощный в мире локомотив.
На испытаниях в Щербинке ГТ1h провёл грузовой состав весом в 16000 тонн, который состоял из 170 вагонов. Таким образом он попал в книгу рекордов во второй раз.
В 2013 году на Людиновском тепловозостроительном заводе был построен второй газотурбовоз, который получил обозначение ГТ1h-002. Он уже был построен на базе тепловоза ТЭ8, который выпускается этим же заводом. Он также состоит из двух секций и имеет две четырехосные тележки на каждую секцию.
ГТ1h-002
Показатели вредных выбросов у этих локомотивов в пять раз ниже, чем требуют экологические нормы Евросоюза.
Как устроен и как работает газотурбовоз
Итак, теперь давайте разберемся с самым интересным: как же работает газотурбовоз и его силовая установка. Разбираться будем на примере второго экземпляра - ГТ1h-002.
Устройство газотурбинной установки в общем виде
Как я уже и написал выше, состоит он из двух секций: тяговой и бустерной. В тяговой секции размещается газотурбинная силовая установка и тяговый электрогенератор. В бустерной секции располагается криогенная емкость для сжиженного газа, а также криогенный насос, который обеспечивает доставку газа в тяговую секцию.
Давление в криогенной емкости, где хранится газ, составляет от 3 до 6 атмосфер, а температура составляет -161 градус по шкале цельсия. Объём её - 46 кубометров, что обеспечивает запас автономного хода на 1000 километров.
Через криогенный насос сжиженный газ подается в тяговую секцию. Сначала он проходит через теплообменник, где повышается его температура и происходит регазификация. Для компенсации расширения топлива на входе используется ресивер (емкость, в которую поступает уже газообразный природный газ).
Регазификация - это процесс преобразования сжиженного природного газа из жидкого состояния в газообразное.
Далее схема похожа на ту, что применяется в реактивных авиадвигателях. Воздух засасывается через входную улитку, поступая сначала в компрессор низкого давления, а затем высокого. Лопатки компрессора повышают давление и температуру воздуха. После чего воздух поступает в камеру сгорания.
В камере сгорания форсунки подают газ из ресивера, который смешивается с «подготовленным» воздухом из компрессора. Смесь воспламеняется и превращается в реактивную струю, которая вращает лопатки силовой турбины, которая расположена за камерой сгорания.
Силовая турбина передает вращающий момент компрессору (если они находятся на одном валу) и приводному валу генератора. Генератор превращает механическую энергию вращения в электрическую и питает тяговые электродвигатели.
Отработанный газ выводится через выхлопную систему и теплообменник, то есть по пути нагревая газ, поступивший из криогенного насоса, собственно та система, с которой мы начали. Я понимаю, что в виде текста принцип работы не так хорошо воспринимается, поэтому видео, где всё показано наглядно.