Телефон 8 495 220-49-12    

S2 6-8-6 № 6200 Steam Turbine

З0-е годы стали для проектировщиков паровозов PRR «эпохой застоя». Никаких новых разработок не велось и новых паровых локомотивов не строилось. Вначале все внимание было переключено на расширение ареала электрифицированных линий. Потом излишек освободившейся паровой тяги позволял некоторое время пользоваться «наработанным» потенциалом. Но вес составов неуклонно увеличивался, требуя более мощных паровозов. И, словно очнувшись от «спячки», в конце 30-х, довольно консервативное руководство Pennsy сделало резкий поворот в сторону самого нового, нестандартного, причем, сделав на него основную ставку и работая здесь в разных направлениях.

Первым шагом к «нестандартному», в 1939 году, стал пассажирский дуплекс S1 6-4-4-6, успех которого был загублен его немыслимой колесной базой и склонностью к «скольжению». S1 не удался, но PRR не опустила рук.

В 1940 году в планах уже значились три экспериментальных проекта: два дуплекса, пассажирский и грузовой, которые, несмотря на необычность конструкции, все же были паровозами в привычном для нас контексте. Третий же стоял особняком от всего ранее построенного.

При всей нашей любви к паровозам, за ними за всеми числятся кое-какие недостатки: тьма дыма, например, многие тонны сожженного угля, постоянная грязь и копоть. Это первое и явное.

Другой главный недостаток, известный механикам, скрывается в способе передачи энергии пара на колеса.

Постоянное в напоре возвратно-поступательное движение поршня, переходя во вращательное, теряет свое постоянство в передаче тяги. За один оборот колеса сила тяги на нем меняется по синусоиде. И это еще отягощено весом всего механизма. Требуется тончайшая балансировка. Но, и она никогда не поможет на все 100%. Так как, компенсация горизонтальных сил в механизме невозможна без роста вертикальных. В итоге паровоз разбивает путь, а его механизм не дает пару стопроцентно «выложится».

Этот же локомотив был лишен такого недостатка.

На нем пар заставили сразу вращать колеса. Это был паротурбовоз.

Идея такого локомотива впервые зародилась и воплотилась в Европе. Наиболее успешным был английский Turbomotive 4-6-2 LMS (London, Midland and Scottish Railway).

turbimotive
Turbomotive 4-6-2 LMS. Примерно 1936 г. Англия.

Похоже, на PRR посчитали, что, для повышения эффективности паровозов, надо отойти от классической или сочлененной конструкции.

Первой попыткой в этом направлении стали дуплексы, которые Pennsy проектировала и использовала. Эффективности в деньгах от них не было, скорее наоборот. Но в скоростях и тяге… Это был самый быстрый тип паровозов.

Второй попыткой существенного повышения механического и экономического КПД стал проект локомотива, использующий паровую турбину прямого действия.

Как и в случае с дуплексами, инициатива принадлежала Baldwin, который вместе с Westinghouse Electric and Manufacturing Company обдумывали такой локомотив еще с 1937 года.

21 апреля 1941 года руководство Pennsy выделило 375000$, и работа над проектом пассажирского паротурбовоза началась.

s2 first
S2 6-8-6 PRR. У ворот завода. Baldwin. 1944 г. Заводское фото.

Первоначальный вариант локомотива планировался как класс R2 с колесной формулой 4-8-4, которая отлично зарекомендовала себя у «Cеверных».

Проект был еще не закончен, когда Вторая мировая заставила железные дороги позабыть о легких сплавах и сталях, R2 стал непомерно тяжел и перерос в S2 6-8-6. Так появилась еще одна уникальная колесная формула.

Как отправную точку, Westinghouse предложил корабельную турбину собственной разработки. На ее основе было построены обе турбины локомотива. К слову сказать, Westinghouse являлся основным поставщиком турбин для американских военных кораблей и грузового флота, что являлось лучшей рекомендацией.

Работа над проектом шла долго. Три с лишним года. И это несмотря на то, что для минимизации сроков работ в качестве «поставщика пара» разрабатывался стандартный паровозный котел. И это решение впоследствии оказалось одним из «могильщиков» проекта.

Строительство локомотива проходило на заводе Baldwin в Eddystone. Принципиально новый локомотив был передан PRR только 28 ноября 1944 года. Ему был назначен № 6200 и отделение Филадельфия. Здесь прошли первые испытательные рейсы.

cab s2
В кабине S2. Фото: Baldwin

Теперь об облике и конструкции этого необычного локомотива.

Его внешний вид повторял привычные формы паровоза. Почти все так же, кроме пары вещей: отсутствовали цилиндры и весь, связанный с ними механизм.

Очень странное со стороны зрелище представлял паровоз, который не пыхтел. Вместо до боли привычного «чух-чух», паротурбовоз издавал громкий свист, за что и получил прозвище «Big Swoosh».

Что касается размеров и массы, то они были очень внушительны.

Со стороны машиниста стояла основная турбина, работавшая на движение вперед, со стороны кочегара – турбина меньшего размера для движения назад.

Главная турбина импульсного типа состояла из двух модулей: модуль Curtis и пятидисковый модуль Rateau.

В бюллетене, изданном Baldwin для ознакомления с новым типом локомотива отдельно отмечалось, что масса и размеры «сердца» - турбины, были очень малы, по сравнению с самим паротурбовозом. Масса – менее одного процента от общего веса, а размер – не больше обычного кресла.

Сжатый пар со скоростью около 2000 миль с час «впрыскивался» на лопатки турбины через множество сопел. Более тысячи лопаток турбины передавали энергию пара в трансмиссию.

Реверсная турбина типа Curtis имела мощность 1500 л.с. и позволяла разгоняться только до 22 миль в час. Эта турбина имела сцепление и подключалась к трансмиссии только во время обратного хода.

Турбины были оснащены системами защиты от превышения максимальных оборотов и от «случайного» включения реверсной турбины.

sheme
Общая схема турбин и трансмиссии S2 6-8-6

На выходе из турбин пар имел остаточное давление в 15 фунтов.

Крутящий момент обоих турбин через редуктор передавался на две центральные оси ведущих колес. Дышла, как и на паровозе, соединяли все ведущие и сцепные колеса.

Зубчатые колеса на ведущих осях выполняли еще и роль огромных маховиков.

Отсутствие возвратно-поступательного механизма «убило двух зайцев» - позволило свести к минимуму вибрацию, кардинально снизив нагрузку на полотно и поднять максимальную скорость.

При своих небольших, для пассажирского локомотива, 68-ми дюймовых колесах, паротурбовоз легко шел с 1000-тонным экспрессом 115 миль в час. И мог бы и больше.

driver
Ведущие колеса S2 с главной шестерней-маховиком. Фото: Baldwin

Работа турбин требовала огромной производительности котла. Его максимальная мощность в 6900 л.с. немного уступала мощности первого дуплекса. Давление пара было самым высоким среди паровых локомотивов PRR - 310 psi. Для паровозных котлов это было почти предельное давление.

Конечно, топка была типа Belpare, и имела очень большую камеру догорания и длинный коронный лист. Так же котел S2 сразу комплектовался шестиконтурным циркулятором, который помимо своей основной задачи по повышению паропроизводительности, служил элементом усиления свода топки.

К такому котлу полагался одноконтурный нагреватель воды Worthington Е-типа повышенной производительности.

Механическая часть во всех узлах вращения имела роликовые подшипники с автоматической системой смазки. Резервуаром для смазки служил поддон картера трансмиссии, где «купались» в масле шестерни-маховики главной передачи. Отсюда масло посредством двух паровых насосов гналось через фильтры в систему охлаждения, расположенную на фронте дымовой коробки, где отдавало свое тепло в нагреватель питательной воды, после чего расходилось по точкам смазки.

КПД механической части составлял 97%.

transmission
Трансмиссия S2 6-8-6. Фото: Baldwin

После S1 6-4-4-6 Pennsy на всех своих экспериментальных и серийных локомотивах использовала тендеры 180 класса. На S2 использовался 180-P-85.

По данным отчетов об испытаниях, паротурбовоз показал себя очень тяговитым и очень быстрым локомотивом с высокой динамикой. Паровая турбина, на самом деле дала серьезный прирост КПД. К сожалению, очень однобоко - только на скоростях выше 40 миль в час.

Здесь паротурбовоз показывал экономичность, недостижимую для паровозов. Тяговое усилие, уходящее в колеса постоянно, а не по синусоиде, по спецификациям составляло 70500 фунтов, но, имевшие с паротурбовозом дело специалисты считали, что реально оно выше, так как при эксплуатации было замечено, что он значительно превосходил в тяге локомотивы равные ему по весу и размеру.

Более того, дизельная сцепка из 5 единиц F7 EMD, общей мощностью 6000 л.с. на таких скоростях проигрывала S2 в тяге, скорости, и что самое главное – в экономичности.

Но, до 40 миль в час надо еще тронуться и разогнаться. И вот тут «вылезли» все ошибки конструкции.

Во-первых, на низкой скорости турбина безудержно «жрала» пар. Стартуя с места под большой нагрузкой и разгоняясь она могла опустошить котел до бесполезных 85 psi. Конструктивно стандартной топке приходилось работать на экстремальных режимах, сжигая массу угля, чтобы быстро поднять давление.

Во-вторых. Склонность к скольжению. Низкая адгезия – 3,69 и характеристика самой турбины способствовали пробуксовке на низких скоростях.

В-третьих. Применение стандартного паровозного котла поставило ограничение на максимальные рабочее давление и температуру пара. Турбина более эффективно работала на более высоких давлении и температуре пара. Так же отсутствовала система конденсации пара, но на тот момент удачных конструкций подобных систем применительно к ЖД-локомотивам не существовало, что в некоторой степени извиняет разработчиков.

В-четвертых. Система выхлопа отработанного пара мало подходила для работы турбины. При «стандартном» выхлопе паровоза, который был импульсным, продукты горения постоянно перемешивались, более полно сгорали и не засоряли трубы котла, из-за постоянной смены тяги в сифоне. Выхлоп турбины был ровным и постоянным, с невысоким остаточным давлением, из-за этого несгоревшие частицы, вытягиваемые из топки создавали «горячие» точки в трубах, приводившие к утечкам пара.

Гораздо позднее, в 1993 году на конференции посвященной разбору «неудач» американских турбовозов 40-50-х годов отмечалось, что данный дефект мог быть исправлен. Но в свое время этого не сделали.

На 6-8-6 не напрасно использовались четыре трубы, ибо дымил он очень сильно. Весь дым стелился по котлу (из-за вышеназванной причины), быстро пачкал локомотив и постоянно мешал машинисту. Некоторые источники указывают, что на высокой скорости S2 «коптился» намного сильнее, чем любой грузовой паровоз на 30-40 милях под полной нагрузкой.

Для борьбы с этим сделали маленькие дефлекторы. Но они были низкими и находились слишком близко к котлу. Эффекта от них было мало.

В декабре 1946 паротурбовоз снова посетил Altoona Works, где на него установили огромные «слоновьи уши», подобные S1b 4-8-4 Niagara NYC или FEF-3 4-8-4 UP. До этого локомотива, на PRR дефлекторы устанавливались только на трех экземплярах K4s и то, только в порядке эксперимента, проходившего с 1939 по 1941 годы. Так что, паротурбовоз был единственным локомотивом Pennsy, имевшим «уши».

Чтобы с максимумом пользы использовать качества S2, было решено перевести его на один из самых скоростных участков системы PRR, И с 26 марта 1945 года 6-8-6 «переехал» в Crestline и, как когда-то S1, встал на обслуживание отделения Fort Wayne на участке Чикаго-Crestline.

Его привычными клиентами стали тяжелые экспрессы Trail Blazer (в восточном направлении) и The Admiral (в западном), почтово-багажные и, иногда, грузовые экспрессы.

Время от времени паротурбовозу доводилось водить и Broadway Limited.

s2 broadway
S2 с маленькими дефлекторами тянет Broadway Limited.

Грязь и копоть, присущие паровым локомотивам, имели и другой минус. Из-за них турбина требовала частого и очень дорогостоящего обслуживания, что окончательно подписало проекту «смертный» приговор. №6200 так и остался единственным в мире 6-8-6.

Тем горше для Pennsy было то, что, возлагая много надежд на этот локомотив, она очень широко его разрекламировала сразу после выхода на рельсы.

В брошюре, выпущенной к открытию выставки «Современные угольные локомотивы» в декабре 1944 года, S2 представлен самым первым, как лидер и будущее пассажирского обслуживания и быстрого фрахта.

s2 end
S2 в конце карьеры. Crestline.

Как и всем экспериментальным локомотивам, S2 тоже довелось покрасоваться перед общественностью. 20 июля 1948 года начала работу объединенная выставка Восточных железных дорог. Среди экспонатов, представленных Pennsy, присутствовал и S2 6-8-6. Это было последнее крупное мероприятие, где участвовало множество паровых локомотивов.

После возвращения с выставки, паротурбовоз трудился до 11 июня 1949 года. В этот день он был снят с эксплуатации и поставлен на хранение в Crestline, где находился до 18 января 1952 года, после чего, вместе с другим «неудачником» - Q1 4-6-4-4 №6130, был списан с реестра и отправлен на переплавку в Conway.

29 мая 1952 года единственный в Америке и самый большой, самый мощный и самый быстрый паротурбовоз с прямым приводом в мире прекратил свое существование.

Конструкция этого локомотива стала последней попыткой «чистого» пара противостоять дизелю. Есть мнение, что у паротурбовоза был большой потенциал для развития и, если бы не появление дизелей, то это было бы обязательно сделано.

Немного цифр:

Серийный номер: ?
Год постройки: 1944, Baldwin
Всего произведено: 1
Колесная формула: 6-8-6
Колея: 4 фута 8½ дюймов (1435 мм.)
Диаметр драйверов: 68 дюймов (1,73 м.)
Полный вес лока: 589920 фунтов (267,58 тонны)
Вес на драйверах: 260000 фунтов (117,93 тонны)
Вес заправленного тендера: 442180 фунтов (200,57 тонны)
Вместимость тендера 91490 фунтов (41,5 тонны) угля и 19500 галлонов (73,7 тонны) воды
Длина лок + тендер: 122 фута 7 дюймов (37,37 м.)
Давление котла: 310 psi (21,79 тех.атм.)
Мощность котла: не менее 6900 л.с.
Мощность турбин:
главной:
реверсной:

6900 л.с.
1500 л.с.
Тяговое усилие: 70500 фунтов (31,98 тонны)
Площадь колосников топки: 132 кв. фута (12,26 м2)

К сожалению, модели этого уникального локомотива предлагаются только в медных вариантах:
1. 2 неокрашенных модели средней детализации 70-х годов, импортированные NJ Brass и Alco. Цена - лояльная.
2. Модель конца 90-х от импортера Challenger. Высочайшая детализация и великолепная покраска. Очень редкая и дорогая.

Эдуард Воеводский

28.06.2015
3298

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!
Если вам понравился материал, не следует помещать комментарии с текстом «Спасибо! Отлично!» и т.п. У нас принято выражать благодарность путём повышения репутации, нажав на кнопочку Понравилось – Не понравилось Понравилось – Не понравилось, размещённую над Комментариями.
Похожие материалы


Начало статьи смотрите здесь. "Светский лев". Новая жизнь в качестве исторической ценности В 1869 году Camden & Amboy Railroad слилась с дорогой New Jersey Railroad. Возникла новая компания United New Jersey Railroad & Canals Company (UNJR&CC)


S1 6-4-4-6 PRR 6100 Big Engine Часть 1 Краткая историческая справка После почти десятилетнего затишья, к концу 30-ых годов Pennsylvania Railroad (PRR) явила миру чрезвычайно интересный экземпляр локомотива. При его создании использовались самые последние достижения, как в техническом плане, так и в плане дизайна


Продолжение. Начало статьи смотрите здесьТуманы, овцы, пуэрториканцы и всего две ошибки… История локомотивов Big Boy за все время их эксплуатации помнит только один случай, когда № 4005 потерпел ужасное крушение в результате нелепой и даже преступной случайности


По мнению большинства фанатов – J1 один из лучших паровозов PRR. У этого локомотива «породистая» наследственность и несколько необычная история появления. Первая попытка «прорыва» «Техасов» на линии Pennsy относится к 1926 году. Тогда Will Woodard из Lima предложил к рассмотрению проект экспериментального 2-10-4


Уточню, во избежание путаницы: Consolidation Mallet – это название колесной формулы, а не типа паровоза. HC1s не был сочлененным локомотивом Mallet-типа. Название класса было дано по той же схеме, что и СС1s или НН1s. HC1s 2-8-8-0 Simple № 3700 был спроектирован и построен Juniata Shops к июню 1919 года