временной технической литературе странице истории тепловозостроения, представляющей почти забытые ныне типы тепловозов, в частности, тепловозы с непосредственным приводом движущих осей от двигателя внутреннего сгорания, которым свойственна простота конструкции и то, что теоретически они имеют самый высокий коэффициент полезного действия на ободе колёс из всех известных тепловых локомотивов. Поэтому конструкторы первых тепловозов не случайно стремились применить для них именно такой привод. Известно множество проектов, выполненных как в России, так и за рубежом, некоторые из которых воплотились в металл. Ряд спроектированных конструкций выглядели вполне работоспособными, однако технология производства первой половины прошлого столетия не позволяла их осуществить. Это, в частности, касается генераторов газа и дизель-компрессоров со свободно движущимися поршнями – оригинальных тепловых машин, которым посвящена отдельная глава. Позднее, уже в 50-х годах ХХ века во Франции и СССР были построены экспериментальные газотурбинные локомотивы со свободнопоршневыми генераторами газа. Эти локомотивы также описаны в данной книге.
В реальности эксплуатационный коэффициент полезного действия тепловозов с непосредственным приводом зачастую оказывался ниже, чем наиболее распространённых и хорошо известных сейчас тепловозов с электрической передачей. Это объясняется тем, что при непосредственном приводе дизель вступает в работу не сразу, а по достижении определённой скорости, развиваемой локомотивом, который до этого момента приводится в движение сжатым воздухом или паром1. Время работы тепловоза на этом малоэкономичном источнике энергии зависело от конкретных условий эксплуатации, но так или иначе это снижало коэффициент полезного действия тепловоза, особенно при разгоне паром. Разновидность тепловоза с непосредственным приводом, использующего для разгона пар и известного как теплопаровоз, обычно выделяется в самостоятельный тип локомотива; в основном своём варианте тепловозы с непосредственным приводом разгоняются при помощи сжатого воздуха, для чего на них устанавливается вспомогательный дизель-компрессор.
Вообще сжатый воздух как рабочее тело для привода в движение транспортных средств начал применяться гораздо раньше, чем появились первые тепловозы. Кроме того, на некоторых тепловозах, называемых компрессорными, привод сжатым воздухом – чистым или в смеси с паром или продуктами сгорания двигателя – являлся основным. Поэтому книга была бы неполной без описания первых пневмолокомотивов, а также компрессорных тепловозов.
Написать эту книгу побудили научные изыскания, проведённые автором в 2013 – 2014 гг. при разработке двигателя внутреннего сгорания с регулируемым крутящим моментом2.
Именно тесная взаимосвязь между непосредственным и компрессорным приводом навела автора на мысль объединить эти два принципиально разных элемента силовой установки в единый агрегат, получивший название «Транспортный двигатель внутреннего сгорания с автоматическим регулированием крутящего момента». На базе этого двигателя разработана силовая установка, обладающая, по мнению автора, высокой теплотехнической эффективностью, что делает её перспективной для применения на тепловозах.
Название книги «Тепловозы. Вехи непройденного пути» как бы подчёркивает незавершённость того пути, по которому шли создатели чрезвычайно интересных локомотивов, описанных в данной книге, не получивших в своё время распространения на железных дорогах. Возможно, этот путь ещё предстоит пройти.
Чтобы дать читателю возможность получить более полное представление обо всех упомянутых локомотивах, автором предпринята попытка обобщить имеющийся в его распоряжении по этой теме довольно обширный, но разрозненный материал из различных печатных источников3, многие из которых стали уже библиографической редкостью, дополнив его в конце книги собственными разработками. В этой заключительной части книги автор попытался по-новому взглянуть на проблему создания тепловоза с непосредственным приводом и с этой точки зрения показать возможные перспективы развития этого типа локомотивов.
Кое-что удалось найти в интернете. В большинстве своём это англоязычные сайты, которые автор перевёл на русский язык, чтобы эти материалы можно было поместить в книгу.
При описании конструкций тепловозов и их систем автор старался использовать современную терминологию, но иногда приходилось придерживаться оригинальной терминологии источника, как правило, для обозначения той или иной системы тепловоза так, как их называли сами конструкторы.
ВВЕДЕНИЕ
Если проследить более чем вековую историю тепловозостроения, то можно увидеть два направления его развития.
Стремясь к упрощению и удешевлению тепловоза, многие инженеры искали решения в непосредственном действии двигателя внутреннего сгорания на движущие колёса. Проектов тепловозов непосредственного действия и их разновидностей, в которых движущие колёса приводятся во вращение прямо от двигателя внутреннего сгорания или с помощью фрикционных