12
Локомотив, первичным двигателем которого является газовая турбина, а в качестве рабочего тела используются воздух или смесь воздуха с продуктами сгорания топлива, называется газотурбовозом. Первый в мире газотурбовоз мощностью на валу турбины 2 200 л.с. был построен в 1941 г. в Швейцарии фирмой Броун Бовери. Этот локомотив и в настоящее время эксплуатируется на швейцарских железных дорогах. В дальнейшем газотурбовозы были построены в Англии, Франции, Швейцарии и США. Сейчас в США работают 25 газотурбовозов, построенных в 1953—1954 гг. На фиг. 152 показан общий вид современного газотурбовоза, построенного фирмой Дженерал Электрик Алко (США). Вес его равен 249,5 т. Основное достоинство газотурбинного локомотива — компактность и простота устройства при высоком коэффициенте полезного действия, равном 15—19% (на низкосортном жидком топливе), и большой мощности в одной секции (4 500 — 5 000 л. с. при длине секции 25 — 27 м), что позволяет снизить расход металла на единицу мощности. Таким образом, существующие газотурбовозы при температуре газов 700° по своему к. п. д. приближаются к тепловозу, хотя и работают на более дешёвом и менее дефицитном жидком топливе. А если удастся поднять температуру газов перед турбиной до ЮОО— 1100°, то к. п. д газотурбовоза будет равен к. п. д. тепловоза (28—29%). Газотурбинная установка состоит из трёх главных частей (фиг. 153): газовой турбины, камеры сжигания и компрессора. Атмосферный воздух сжимается в компрессоре до давления 5—6 am, поступает в камеру сжигания, в которую впрыскивается жидкое топливо (или газ). В камере сжигания происходит процесс сгорания топлива. Горячие газы направляются на лопатки газовой турбины, где, расширяясь, приводят во вращение турбинное колесо.
Фиг. 152. Общий вид современного газотурбовоза Чтобы компрессор засасывал и сжимал атмосферный воздух до давления 5—6 am, его нужно вращать. Для этого вал компрессора соединяется муфтой с валом турбины. Таким образом, турбина вращает не только генератор электрического тока, питающий тяговые двигатели движущих осей локомотива, но и компрессор, насаженный на тот же вал. Компрессору газовая турбина отдаёт весьма значительную часть своей мощности (около 70%) и только остальную часть мощности (около 30%)— тяговым двигателям. Отработавшие в лопатках турбинного колеса газы выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Имеются газотурбовозы, у которых тепло отработавших в турбине газов используется в так называемых регенераторах, в которых происходит подогрев сжатого воздуха, поступающего из компрессора в камеру сжигания. Учитывая преимущества газотурбовозов, июльский (1955 г.) Пленум ЦК КПСС признал необходимым развернуть в широких масштабах работы по созданию газотурбинных локомотивов, электровозов и тепловозов для дальнейшего технического оснащения железных дорог. В нашей стране сейчас ведётся проектирование ряда газотурбо-возов, в том числе газотурбовоза мощностью в двух секциях в 6 800 л. с. В ближайшие годы отечественные газотурбовозы будут эксплуатироваться на наших железных дорогах наряду с тепловозами и электровозами. Газотурбовоз может работать и на твёрдом топливе по трем основным схемам: 1) сжигание угольной пыли, 2) применение транспортных газогенераторов (газификация угля под давлением), 3) сжигание любых сортов топлива в схемах с воздушным котлом. Однако газотурбовозы, работающие на твёрдом топливе, пока не созданы, хотя исследования в этой области ведутся в ряде Фиг. 153. Схема газотурбинной установки стран. Реальное решение этой многообещающей проблемы связано с преодолением серьёзных трудностей (быстрый износ лопаток турбинного колеса под действием горячих газов, содержащих твёрдые частицы, создание жаропрочных сплавов, выдерживающих высокие температуры). Высокую экономичность имеют газотурбовозы с так называемым безвзльным поршневым генератором газа. В этой схеме роль компрессора выполняет дизель со свсбоднодвижущимися поршнями. Однако безвальные генераторы, так лее как и дизели на тепловозах, потребляют высококачественное дизельное топливо. Первый в мире опытный локомотив с турбиной, в которой рабочим телом является газ от генератора газа со свободно движущимися поршнями, построен фирмой Рено (Франция) в 1952 г. 27 июня 1954 г. в нашей стране была пущена в эксплуатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов первая в мире атомная электростанция полез
ной м