Et gasturbinelokomotiv er et lokomotiv med en gasturbineforbrændingsmotor (GTE). Elektrisk transmission bruges næsten altid på gasturbinelokomotiver : en gasturbinemotor er forbundet til en generator , og den strøm , der genereres på denne måde , tilføres elektriske motorer , som sætter lokomotivet i gang.
Den største fordel ved et gasturbinelokomotiv er, at dets motor, gasturbinemotor , kan køre på den laveste kvalitet, billigste flydende brændstof ( brændselsolie , råolie, kulkondensat osv.) og på jorden fast (pulveriseret) brændstof .
I gasturbinemotorer var det muligt at afbrænde billig sværolie, hvilket dengang foregik på raffinaderier som et biprodukt. Da omkostningerne ved at producere bunkerbrændstof steg i slutningen af 1960'erne på grund af forbedret raffinaderiteknologi, blev driften af gasturbinelokomotiver uøkonomisk. I det 21. århundrede er omkostningerne ved at producere gasturbinemotorer faldet. Samtidig er deres effektivitet steget på grund af forbedringen af designet. Dette genoplivede interessen for brugen af sådanne motorer i jernbanetransport.
Verdens første gasturbinelokomotiv blev bygget i 1941 af det schweiziske firma Brown-Boveri (nr. 1101). Lokomotivets gasturbinemotor var et enkeltakslet, regenerativt kredsløb med en gastemperatur foran turbinen på 600 ° C og en akseleffekt på 2200 hk. (~1600 kW ). Transmission - elektrisk jævnstrøm.
I USSR begyndte arbejdet med at skabe et gasturbinelokomotiv i 1954. Flere modeller af lokomotiver blev udviklet og prototyper blev produceret og testet.
I 1970'erne blev projekter til at skabe gasturbinelokomotiver indstillet, da de ikke kunne konkurrere med el- og diesellokomotiver.
I perioden fra 1940'erne til 1970'erne blev der i en række lande verden over arbejdet aktivt med at skabe gasturbinelokomotiver som alternativ til diesellokomotiver . I USSR i slutningen af 1950'erne blev flere modeller af gasturbine-lokomotiver udviklet og prototyper blev bygget: en sektion af to-sektion fragt G1 og GT101 og to passagerer en-sektion GP1 . Pilotdriften af disse lokomotiver viste dog, at de var mere end dobbelt så brændstofeffektive som diesellokomotiver med tilsvarende effekt. Effektiviteten af gasturbinemotorer produceret på det tidspunkt var lav (ca. 15%), hvilket resulterede i, at prisen på det brændstof, de forbrugte, var sammenlignelig med diesellokomotiver, men brændstofforsyningen blev forbrugt hurtigere. Samtidig var gasturbiner meget dyrere at fremstille end dieselmotorer, og på grund af brugen af brændstof af lav kvalitet blev de hurtigt forurenede og krævede hyppige reparationer. På dette tidspunkt var produktionen af tilstrækkeligt kraftige dieselmotorer allerede blevet mestret, derfor blev gasturbinelokomotiver i fremtiden ikke produceret i USSR, og arbejdet med deres oprettelse blev stoppet [1] .
I det 21. århundrede er produktionsomkostningerne for gasturbinemotorer faldet på grund af deres store serieproduktion til jetfly, gaskompressorenheder og gasturbinekraftværker . Samtidig er deres effektivitet steget på grund af forbedringen af designet og brugen af mere varmebestandige materialer, som gør det muligt at øge forbrændingstemperaturen af gasser og derved øge motorens effektivitet med op til 30%. Dette har genoplivet interessen for brugen af sådanne motorer i jernbanetransport på grund af deres højere effekttæthed sammenlignet med frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer , muligheden for at bruge billigere lavkvalitetsbrændstoffer, øget levetid på grund af færre gnidningsdele og meget mindre kulstofaflejringer [ 2] [1] .
En af grundene til, at interessen for at skabe gasturbinelokomotiver i Rusland genoplivede var stigningen i mængden af godstransport på russiske jernbaner, hvilket førte til behovet for at øge længden og massen eller antallet af godstog, såvel som deres hastigheder.
I 1959 blev der på Kolomna-værket bygget et enkelt eksemplar af en sektion af et tosektions-gasturbine- lokomotiv G1 (3500 hk, med elektrisk transmission). På gasturbinelokomotivet blev der brugt en GT-3.5 enkeltakslet gasturbineenhed med en kapacitet på 3500 hk. Med. (~2600 kW ). To grupper af generatorer blev drevet fra GTU'en : den første gruppe af to MPT-74/23-traktionsgeneratorer, den anden gruppe af MPT-74/23-traktionsgeneratorer, VT-275/120A exciter og VGG-49/14 hjælpegenerator. Hver traktionsgenerator var designet til en nominel effekt på 733 kW ved 1800 rpm. Hver traktionsgenerator forsynede to parallelforbundne traktionsmotorer EDT-340 med en effekt på hver 340 kW. Gasturbineanlægget blev kun brugt ved kørsel under belastning. Til rangerbevægelser og følgende tjente et hjælpekraftværk som reserve : en 1D6 dieselmotor og en MPT-49/16 rangergenerator. De største ulemper ved den oprettede model var højt brændstofforbrug og designkompleksitet.
Så blev to passagergasturbine -lokomotiver GP1 [3] bygget der . Gasturbinelokomotivet anvender en GT-3.5 enkeltakslet gasturbinenhed med en kapacitet på 3500 hk. Tre MPT-74/23B trækkraftgeneratorer blev drevet fra GTU'en. Til rangeringsbevægelser blev der brugt et hjælpekraftværk: en 1D12 dieselmotor fra Barnaul-værket og en rangergenerator MPT-49 / 25-3K med en kapacitet på 195 kW.
I begyndelsen af 1965 blev GP1-0002 testet på VNIIZhT eksperimentel ring . I slutningen af 1965 kom begge lokomotiver ind i Lgov- depotet . Hvis gasturbinelokomotivet G1-01 lejlighedsvis arbejdede med godstog , så blev der regelmæssigt kørt passagergasturbinelokomotiver sammen med TEP60 diesellokomotiverne, der var tildelt depotet , som et resultat, viste kilometertal for GP1-0001 og GP1-0002 sig at være 3-4 gange højere end for G1-01. Gasturbine lokomotiver havde ulemper: højt brændstofforbrug, højt støjniveau.
Et eksperimentelt gasturbinelokomotiv GT101 blev fremstillet med fristemplede gasgeneratorer (SPGG), udviklet under vejledning af A. N. Shelest. Den blev designet i en todelt version, men i 1960 blev der kun produceret en eksperimentel sektion (GT101-001) på diesellokomotivfabrikken i Lugansk. På grund af en række tekniske mangler, samt på grund af indskrænkning af arbejdet på gasturbine-lokomotiver i landet, kom GT101 ikke i normal drift.
I 2007, på initiativ af de russiske jernbaner, blev et eksperimentelt gasturbinelokomotiv GT1-001 fremstillet på basis af det elektriske lokomotiv VL15-008 . Gasturbineenheder blev fremstillet i Samara [4] , samlingen af lokomotivet blev udført på Voronezh Diesel Locomotive Repair Plant opkaldt efter F. E. Dzerzhinsky .
Den 4. juli 2008 gennemførte GT1 et godstog for første gang. Togets masse var lig med 3 tusinde tons, og testene fandt sted på Kinel - Zhiguli Sea- sektionen af Kuibyshev-jernbanen . [5] .
Russian Railways giver følgende egenskaber ved den testede model: hastighed - op til 100 km / t, effekt - 8300 kW, en tankning er nok til 750 km, brændstof-flydende naturgas . Gasturbine-lokomotivet blev demonstreret på Innotrans-2008-udstillingen i Berlin. [6] Det forventes at blive brugt i Sibirien, som er rigt på naturgasreserver.
7. september 2011 transporterede gasturbinelokomotivet GT1-001 et godstog, der vejede 16.000 tons.
I slutningen af 1960'erne producerede United Aircraft otte gasturbinetog: trevognstog til Boston - Washington -linjen i USA og syvvognstog til canadiske jernbaner. Hoved- og halevognene var motoriserede, resten blev bugseret. I USA omfattede kraftværket i hver bil tre fly dobbeltakslede gasturbinemotorer med en kapacitet på 455 hk. Med. hver. Akslerne fra turbinerne var forbundet med den centrale samlende gearkasse; der var også tilsluttet en elektrisk motor til bevægelse på elektrificerede sektioner og i tunneler (med en hastighed på op til 80 km/t). To aksler kom ud af denne gearkasse til de to-trins aksiale gearkasser på bogie. En af gasturbinemotorerne blev brugt til hjælpebehov. Kraftværker var placeret under rammerne af biler. Den maksimale hastighed ved kørsel med gasturbinemotor under test i New Jersey var 275 km/t [7] . Canadiske tog havde et andet design [8] .
I 1970 blev en prototype af et to-vogns tog udstyret med en dobbelt-akslet gasturbinemotor bygget på Central Research Institute under Ministeriet for Jernbaner . Kraftværket installeret på taget af hver bil bestod af en 900 hk gasturbinemotor. Med. og en generator med en hastighed på op til 6000 rpm, der genererer strøm med en frekvens på op til 200 Hz . Sammensætningen blev kaldt "turbo-toget" (forkortet - TP). Foruden motorvognene var det planlagt at bygge fire trailervogne. Det blev antaget, at toget i seksbilsversionen ville accelerere til 180 km/t, men kun et tovognstog bestod testene på Shcherbinka-ringen , og trailervognene blev aldrig bygget. Turbotoget blev brugt til forskningsformål indtil midten af 1970'erne [9] [10] .
Den største fordel ved gasturbinemotorer er evnen til at udvikle høj effekt med relativt lille størrelse og vægt. Fordelen er også muligheden for at arbejde på billigere brændstof og et markant lavere forbrug af smøreolie, og derudover større miljøvenlighed sammenlignet med diesellokomotiver.
Ulempen er det øgede brændstofforbrug i forhold til diesel , samt et kraftigt fald i virkningsgraden ved dellast og højt brændstofforbrug i tomgang , hvilket gør det nødvendigt at have et hjælpekraftværk på lokomotivet.
Ud over gasturbinelokomotiver blev der også skabt rullende materiel med flere enheder med gasturbiner ( turbotog og turbomotorer ) til højhastigheds passagertransport.
TGV ( fr. t urbine gr rande v itesse - højhastighedsturbine; prototypen var en gasturbine)
af lokomotiver | Typer|
---|---|
Lille skrift i parentes angiver specifikke varianter af de respektive lokomotivtyper |