Дизель-пневматический паровоз V3201: это тупик или просто было слишком рано?

[strangernn]

локомотив V3201 (кликабельно) + еще кадр

В одну упряжку впрячь, говорите, "не можно"? А вот немецкие инженеры с Maschinenfabrik Esslingen - смогли. Смогли совместить дизельный двигатель и тяговые характеристики паровоза. Как? Ну, они в 1927 году построили дизель-пневматический локомотив V3201 (известный так же как DR V 120 001). Фактически, это была система с пневматической трансмиссией: шестицилиндровый дизельный двигатель MAN Lo6 Vu 45/42 (корабельный, а точнее - разработанный для ПЛ) с пиковой мощностью 1200л.с. при 450 оборотах и длительной в 1000л.с. (400 оборотов) крутил компрессор, который набивал сжатым паром "паровозных" кондиций, 200°С и 6,5кг/см² (именно паром, потому что в сжимаемый воздух впрыскивалась вода, по 6 килограммов в минуту на 200 килограммов воздуха, - для улучшения рабочих параметров и, параллельно, для охлаждения компрессора изнутри) специальные теплоизолированные цилиндрические баллоны, расположенные по бортам локомотива, откуда сжатый пар через специальный теплообменник (где он подогревался выхлопными газами дизеля до 320°С) направлялся в классическое паровозное шасси.

V3201 во вскрытом виде, хорошо видны баллоны-аккумуляторы (кликабельно)

В итоге получилась бесступенчатая трансмиссия, позволявшая совместить в одном локомотиве преимущества как ДВС, так и машин с внешним подводом мощности. Нет, ну понятное дело, что потери в такой системе многообразны и неизбежны, но утверждается, что интегральный КПД (не в последнюю очередь из-за утилизации теплоты выхлопных газов) достигал 26%, а это весьма и весьма неплохо, - это вполне cебе современный тепловозный КПД!!! Сегодня, в зависимости от типа трансмиссии, КПД тепловозов находится в диапазоне 15-30%, так что заявку немцы сделали весьма и весьма мощную. И я думаю даже, что они просто поторопились, хорошая идея просто не имела 90 лет назад материальной поддержки.

вид на локомотив спереди-справа (кликабельно)

При этом, обратите внимание: пар/воздух сжимаемы, т.е., в момент трогания с места, - локомотив вполне мог выдать с паровой машины больше мощности, чем отдавал в этот момент дизельный двигатель!! Да, конечно, давление в баллонах при этом падало, но это уже не страшно, ведь состав начал движение. Испытания показали, что теоретические выкладки верны: с груженым поездом дизель-пневматический локомотив разогнался до крейсерской скорости существенно быстрее, чем паровоз такого же класса (масса локомотива составляла 126,5 тонн, тяга на сцепке - 18 тонн (другие источники пишут про 11,2 тонны)).

вид на дизель-пневматический паровоз сбоку (кликабельно)

Однако, начатая в 1929 году опытная эксплуатация в течение четырех лет показала, что у системы очень много различных "детских болезней" и узких мест, не удалось нормально справиться и с потерями тепла*, - и в 1933 году уникальный локомотив из оборота вывели. На его базе (ну, чисто формально, потому что поменяли всё) был построен локомотив DR V 140 001, который тоже был уникальным - это был первый локомотив с гидравлической трансмиссией, которая передавала больше мегаватта мощности (с двигателя MAN WV 30/38, мощностью 1400л.с.), но это уже совсем другая история.

---

* - интересно, с современными материалами, как для баллонов, так и для теплоизоляции, - есть ли резон попробовать еще раз?!

+ V3201 до установки баллонов. Хорошо видны корабельный дизель и компрессор.

Comments

[darius varnas (from livejournal.com)]

А рекуперативное торможение было?

[antontsau.livejournal.com]

Это еще ничего. Были и с газовой трансмиссией, где дизель вырождался в "свободнопоршневой генератор газов" - зачем крутить компрессор, если можно накачивать прямо выхлопными газами? Тоже сдохло, разумеется. У всех этих систем неустранимый недостаток узкий диапазон эффективной работы.

[strangernn.livejournal.com]

Э, не скажите! У пневмотрансмиссии диапазон "полный", она же аналог электротрансмиссии во всем, практически. Другое дело, что потери при охлаждении сжатого воздуха КПД портят и все такое прочее.

[antontsau.livejournal.com]

там много чего портится. И тепловые потери, и потери за счет неидеальности турбины/машины сильно по-разному работающей на 100% мощности и на 10%, и тп и тд. Электротрансмиссия тоже не подарок, но там хотя бы довольно просто (и всегда было просто, с времен педально-шагового управления, электроника необязательна) вводить соответствующие поправки. Надо разогнать побыстрее - шунта ему и полетит, надо стартовать на повышенном моменте - вдуть напруги или даже дополнительную обмотку сделать, и тп. А на пневме уж как есть так и есть, там никаких таких дополнителных режимов малой кровью не сделать.

[strangernn.livejournal.com]

Почему это не сделать? Все еще проще, - открывай клапана на пневмопривод и вперед. В рамках емкости баллонов можно "рвануть", с постепенным их разрядом, определяемым соотношением скорости расхода сжатого воздуха и наддува. Именно так этот пневмотепловоз и начинал движение, - паровая машина отдавала на колеса больше, чем мощность дизеля, за счет наполненных накопителей.

Нет, все можно сделать, - а вот потерь во многих местах системы избежать нельзя.

[antontsau.livejournal.com]

ну то есть сделать турбину/машину с огромным запасом, на мощность вдвое больше чем дизель дает долговременно? А как оно потом будет в крейсерском режиме чихпыхать? с потерями от работы на 30% мощности? вот и получается, что у нее эффективная зона работы, там где кпд высокий, очень узкая. Это не электромотор у которого кратковременно перегрузку замутить нивапрос совершенно, ограничение только по теплу и чтоб коллектор не расплавился.

[superbubles.livejournal.com]

у нас тоже был "теплопаровоз", дизельно-паровой гибрид. Минимум 3 разных выпущено.

Не взлетел по причине сначала войны, потом совершенствования паровозов, а потом и тепловозы подоспели.

[dapashlivi.livejournal.com]

Они конечно смогли,но...Это когда в активе Рудольф Дизель и Роберт Бош - но все равно хочется эдакого особенного.В итоге катаешься на паровозе.

[fvl1-01.livejournal.com]

Погубило сей проект теплопотери, частые ремонты соединений в пневматике, и небольшой ресурс подлодочного дизеля созданного в конце ПМВ в условиях нехватки всякого рода легирующих материалов и т.п..

В эксплуатации уступал тепловозам с электропередачей и гидропередачей, которые тогда германские специалисты и считали вещью наилучшей.

[alex-ak.livejournal.com]

Вот кстати да, присоединюсь к тов. superbubles. Сразу вспомнился наш паротепловоз (или теплопаровоз?). Про него нет информации?

[strangernn.livejournal.com]

Было, а как же... И про ТП-1 было, но в шуштехнику писал, кажется. Не могу найти. :(

[superbubles.livejournal.com]

Был и ворошиловградский вариант.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%E2%84%96_8000
Ну, в принципе пассажирский локомотив бегал всю войну. Прибило проект высокая нагрузка на ось, и начало выпуска ТЭ1.

[alex-ak.livejournal.com]

Да, спасибо, я уже посмотрел. Очень интересный гибрид.

[darius varnas (from livejournal.com)]

Конденсаторы были у етого чуда?

[immetatron.livejournal.com]

Шикарно!!!! Люблю поезда

[superbubles.livejournal.com]

В чём вижу недостаток паровых локомотивов - попробуйте состыковать их в кратную тягу.
Гибкий электрический провод доступен ещё в 19 веке. А гибкий паропровод высокого давления это ой. Маллет пытался решить проблему компаунд-машиной (на передней поворотной тележке цилиндры низкого давления).
Гаратт и Ферли это больше для горных извилистых дорог.

А тепловоз с электропередачей и электровоз прекрасно стыкуются в СМЕ, с одной локомотивной бригадой.