История локомотива

Вернувшись в Цюрих, Целли получил диплом инженера-механика, после чего уехал в Париж в качестве инженера-механика. Сутолока шумной столичной жизни вызвала в нем отвращение. Целли возвратился на родину, начал спокойную размеренную жизнь и занял давно уже ожидавшее его видное место на заводе Эшер-Висс.

По инициативе нового инженера, который отлично учел потребности времени, завод организовал у себя паротурбостроительный отдел. Здесь, окруженный идеальной обстановкой для работы, Целли построил свою первую турбину, которая стала затем объектом производства нового отдела завода. Сам он вскоре был назначен главным инженером, а через несколько лет был избран директором предприятия.

Стремясь к расширению областей применения паровых турбин, Целли с успехом осуществил установку своей тысячесильной турбины на буксирном пароходе, курсировавшем на Цюрихском озере, а затем всецело занялся вопросом применения турбины для локомотива.

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀ Генрих Целли

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

При всех достоинствах электровозов, электрификация железных дорог требовала дополнительных сооружений. Наоборот, сохранение в тяговой машине, способной заменить паровоз, пара, как движущего средства, было бы вполне естественно, последовательно и выгодно, так как в этом случае все вспомогательное оборудование и материальная служба могли быть использованы без изменений. Примерно двойная экономия в расходе пара открывала турбовозостроению широкие перспективы, особенно в направлении развития высокомощных локомотивов. С точки зрения динамики, наличие в самом двигателе вращательного движения делает турбовоз весьма удачным типом тяговой машины.

Перед Целли и братьями Юнгстрем, почти одновременно с ним начавшими работать над той же проблемой в Швеции, стоял, однако, ряд трудностей. Из них основными были: передача работы роторов турбины к ведущим осям и установка конденсатора, без которого работа паровой турбины становится чрезвычайно невыгодной.

Конденсатор, впервые примененный к паровому двигателю Уаттом, значительно повысил коэфициент полезного действия паровой машины. Соединение конденсатора с паровой машиной чрезвычайно повышает способность пара к расширению. Так как с увеличением давления пара тепловая его энергия возрастает, а с понижением давления — уменьшается, то, подводя к паровой машине пар высокого давления и отводя его из машины в конденсатор при самом незначительном давлении, можно тем большую разность теплосодержаний или тем больший перепад тепла превратить в механическую работу, чем выше давление пара в котле и чем глубже вакуум в конденсаторе.

В турбине, где имеется достаточно места для расширения пара, где можно устроить широкое сообщение с конденсатором, где не надо прибегать к клапанам, как в паровой машине Уатта, представляется возможность использовать весьма глубокий вакуум. Поэтому применением конденсатора к турбине была достигнута значительная экономичность ее работы.

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀ Движущая часть турбовоза: турбина и передача

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

Все паровозы, начиная от первых паровозов Тревитика и Стефенсона и кончая современными Целли паровозами, работали без конденсаторов, чем и объясняется в значительной мере их неэкономичность. Установка конденсатора на паровозе считалась нецелесообразной не столько из-за громоздкости аппарата, сколько из-за необходимости иметь для него огромное количество воды для охлаждения. Если частые остановки для пополнения запасов воды, нужной только для парового котла, сильно тормозят работу паровоза, то увеличение их в связи с добавочным запасом еще и для конденсатора, сделало бы паровоз еще более непригодным для развитого движения.

Между тем, наличие конденсатора могло бы иметь еще и то значение, что собираемую в конденсаторе воду, в которую превращается отработавший пар, можно было вновь направлять в котел.

Выход из положения конструкторы турбовозов нашли в охлаждении прошедшей через конденсатор воды.

Сущность этой системы заключается в том, что после нагревания вследствие конденсации пара, вода охлаждается током воздуха перед новым поступлением в конденсатор и количество циркуляционной воды остается одно и то же. Технически задача была разрешена конструкторами различно.

В турбовозе Юнгстремов вода проходит систему трубок, помещенных впереди локомотива, и сильным потоком воздуха, встречного быстро идущему поезду, эта вода в достаточной степени охлаждается.

Целли же поместил в тендере турбовоза, служащем для хранения запасов воды, специальный вентилятор, создающий искусственный ветер, направленный на разбрызгиваемую теплую воду, поступающую из конденсатора.

Труднейшую часть проблемы турбовоза, задачу снижения числа оборотов турбинного ротора до нужного осям локомотива, и задачу соединения этих осей с ротором, конструкторы разрешили применением тех же зубчатых передач, к которым первым прибегнул Лаваль, а затем и Парсонс, при установке своих судовых турбин.