100 великих рекордов транспорта

Работы по созданию отечественного газотурбовоза начались, пожалуй, с исследований профессора Н.И. Белоконя, который в 60-е годы ХХ века предложил газотурбинный тепловоз, работающий на дешевых сортах угля и на торфе. Топливо в этом тепловозе должно сгорать в особом устройстве, напоминающем топку парового котла. Но «котел» локомотива отличается тем, что нагревает не воду для превращения ее в пар, а обычный воздух. Компрессор всасывает его прямо из атмосферы и нагнетает в нагревательную камеру под давлением в 6 атмосфер. При быстром нагревании воздух сильно расширяется и может вращать ротор турбины, ударяя в его лопатки.

Система как будто чрезвычайно проста и надежна. Но применения никогда не получит, так как она недостаточно экономична. Коэффициент полезного действия такого газотурбовоза получился бы ниже, чем у обыкновенного паровоза.

Есть, правда, путь к повышению эффективности установки – нагревать воздух в котле не на сотни, а на тысячи градусов. Но практически это осуществить очень трудно – слишком дорогой и ненадежной получится установка. Поэтому профессор Белоконь предложил более практичную систему.

Воздух нагнетается компрессором в котел. Затем он попадает в отдельную камеру сгорания, куда впрыскивается немного жидкого топлива. Оно воспламеняется, и давление газовоздушной смеси резко возрастает, а температура увеличивается до предела, который еще могут выдержать лопатки турбины. Раскаленная газовая смесь устремляется на лопатки с огромной скоростью. Турбина вращает генератор. Электрический ток из него питает тяговые моторы, а также и компрессор, подающий в котел для нагревания сжатый воздух.

Ныне разработаны еще более совершенные газовые турбины. По словам главного инженера ОАО «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (ВНИКТИ), кандидата технических наук В.Ф. Руденко, создатели нового газотурбовоза ГТ1, двигатель которого впервые в мире начал работать на сжиженном природном газе, основан на аналогии с опробованным уже экспериментальным двигателем НК-88 разработки ОКБ Н.Д.Кузнецова, работающем на альтернативных видах топлива (сжиженных водороде и природном газе).

В процессе изготовления газотурбинного двигателя, который получил индекс НК-361, были проведены испытания ряда узлов, в том числе камеры сгорания для обеспечения запуска на холодном газе. В конце 2006 года силовая установка газотурбовоза была испытана с полной нагрузкой.

Во время испытаний было проведено 73 запуска газо-турбинного двигателя, которые подтвердили соответствие экспериментальных данных теоретическим расчетам. Также было определено, что выбросы оксидов азота, оксидов углерода и углеводородов значительно ниже допустимых по санитарным нормам значений.

После окончания сборки газотурбовоза в мае 2007 года он был установлен на реостатные испытания. По окончании их были проведены опытные поездки с поездами на железнодорожном полигоне ОАО «РЖД». Они показали, что затраты на топливо при применении газотурбинной тяги по сравнению с тепловозной могут быть снижены на треть.

В конце 2009 года намечено отправить газотурбовоз в эксплуатацию на Свердловскую железную дорогу на участке Свердловск-сортировочная – Полевской – Верхний Уфалей. Именно здесь он и должен проявить свои достоинства и недостатки в полной мере.

Атомное сердце локомотива

В СССР, кроме атомных подводных лодок и ледоколов, которые существуют и сегодня, проектировались и гигантские поезда, которые на многие тысячи километров потянет вдаль локомотив с атомным сердцем. Зачем он понадобился?

В середине прошлого века, когда пошли первые разговоры о строительстве БАМа – Байкало-Амурской магистрали – среди прочих рассматривался и проект строительства абсолютно новой дороги. Газета «Гудок» – печатный орган Министерства путей сообщения СССР – в 1956 году, в частности, писала:

«В условиях Севера, Дальнего Востока и пустынь Центральной Азии не всегда целесообразно злектрифицировать вновь строящиеся железнодорожные пинии. В этих условиях лучше: применять атомные локомотивы, которые могли бы работать без подвоза больших количеств топлива… »

В дальнейшем специалисты развили эту идею так. Ставить атомный котел на обычный паровоз или тепловоз посчитали не выгодным. Атомные локомотивы должны были двигать мегапоезда, состоящие из гигантских вагонов, поставленных на сверхширокую колею, которая в 2,5—3 раза превышала бы по ширине принятый в нашей стране стандарт – 1520 мм.

Колея в 3—4 м (а некоторые конструкторы предлагали даже делать ее шириной в 6—8 м) позволила бы уравнять товарные поезда по грузоподъемности с кораблями и барражами, а пассажирам в таких составах предоставлялись бы условия, сравнимые по комфорту с первоклассными океанскими лайнерами.