Газотурбовоз

Газотурбовоз – автономный локомотив, на котором в качестве основного (первичного) двигателя использован тепловой – газотурбинный – двигатель. На всех построенных газотурбовозах устанавливался одновальный газотурбинный двигатель с электрической передачей постоянного тока. На нескольких газотурбовозах применен безвальный генератор газа со свободной тяговой турбиной. Первый патент на газотурбовоз с механическим генератором газов и свободной тяговой турбиной был выдан рос. ученому А. Н. Шелесту 16 мая 1922 г. (№ 95277, Швейцария).
Первый газотурбовоз мощностью 1618 кВт был построен в 1941 г. фирмой «Браун-Бовери» (Швейцария), до 1961 г. в разных странах было построено несколько опытных образцов газотурбовозов (таблица 1). Наибольшее развитие газотурбовозы получили в США. Первый опытный газотурбовоз мощностью 3300 кВт был построен фирмой «Дженерал электрик» (General Electric) и в кон. 1948 г. поступил в опытную эксплуатацию; всего фирмой было построено 24 локомотива. С 1958 по 1961 гг. было выпущено еще 30 газотурбовозов мощностью 6250 кВт.

В России первый грузовой газотурбовоз Г1-01 (рис. 5.24) мощностью 2574 кВт с электрической передачей постоянного тока был построен в 1959 г.

Газотурбовоз (рис. 5.25) разделен на три отсека: в переднем расположена кабина машиниста и высоковольтная камера; в среднем – газотурбинный двигатель, редуктор, тяговые генераторы постоянного тока, смонтированные на общей раме; в последнем отсеке расположено вспомогательное оборудование газотурбовоза: дизель мощностью 162 кВт с генератором постоянного тока, тормозной компрессор, отопительный водяной котел для подогрева топлива, бак для топлива, необходимого для работы дизеля и пуска газотурбинного двигателя, топливный бак емкостью 9,5 т тяжелого топлива для газотурбинного двигателя.

На основе эксплуатационных испытаний на Коломенском тепловозостроительном заводе в 1964 г. были построены два пассажирских газотурбовоза ГШ-0001 (рис. 5.26) мощностью 2574 кВт, на которых были установлены газотурбинный двигатель и электрическая передача, однотипная с передачей грузового газотурбовоза.
В 1958 г. заводами «Шкода» (Чехословакия) был создан опытный образец газотурбовоза мощностью 2350 кВт с регенераторным двухвальным газотурбинным двигателем и тяговой турбиной, связанной через двухступенчатый редуктор и карданные валы с колесами локомотива. В 1960 г. был построен второй образец такого газотурбовоза. На Луганском тепловозостроительном заводе в 1960 г. был выпущен газотурбовоз с безвальным генератором газа и свободной тяговой турбиной (число оборотов вала 7000 об/мин), связанной с движущими колесами через гидромеханическую передачу, т. к. характеристики турбины не удовлетворяли требованиям тяги при жесткой связи с движущими колесами. Газотурбовозы, работающие по такому циклу, были построены также во Франции (12280 и 12320 об/мин, завод «Рено») и Швеции (12500 об/мин); технические характеристики приведены в таблице 2. Создание газотурбовозов совпало с началом развития и совершенствования газотурбинных двигателей, когда их экономичность не могла конкурировать с дизелями, внедряемыми на тепловозах, поэтому газотурбинная тяга не получила дальнейшего развития.

В 2000 г. встал вопрос о повышении скоростей движения до 240 км/ч на неэлектрифицированных участках ж. д. в США и применении автономных локомотивов с технико-экономическими характеристиками, адекватными характеристикам для скоростных электропоездов и отличными от характеристик тепловозов, работающих на этих участках.
Компания «Бомбардье транспортейшн груп» (Bombardier Transportation) создала проект автономного локомотива для неэлектрифицированных линий, достаточно легкого и имеющего высокую удельную мощность для обеспечения движения со скоростями до 240 км/ч и массу около 90 т. На газотурбовозе применен газотурбинный двигатель типа TF-40 компании Allied Signal мощностью 2940 кВт, который устанавливается на кораблях военно-морского флота. Газотурбинный двигатель через высокоскоростной редуктор приводит во вращение два генератора переменного тока. В комплект высоковольтного оборудования войдут два выпрямителя и пять инверторов на IGBT транзисторах. На каждой тележке предусмотрены асинхронные тяговые двигатели мощностью 820 кВт.
Создание новых газотурбовозов связано с успехами в развитии газотурбинных двигателей, особенно в части повышения их экономичности. Наиболее эффективно их применение на участках, где требуется повышенная скорость и малая нагрузка на ось.