Посвящая в своей брошюре о тепловозах несколько страниц деятельности отца в этой области, Екатерина Яковлевна Гаккель говорит о том, что в России инженеры и ученые начали работать над созданием тепловоза еще в самом начале нашего века.

В 1901 году полковник А. И. Одинцов и инженер К. Г. Кузнецов разработали проект тепловоза с двумя двигателями внутреннего сгорания, приводящими в движение два генератора электрического тока. Электрическая энергия генераторов передавалась осевым тяговым электромоторам.

Это был прототип современного тепловоза с электрической передачей, к сожалению не осуществившийся, как и множество других инженерных проектов в царской России.

В 1909 году проект тепловоза был разработан на Коломенском паровозостроительном заводе. В 1910 году проект тепловоза предложил инженер В. Л. Штукенберг. Он думал поставить на тендер паровоза дизель с компрессором для приготовления сжатого воздуха. Сжатый воздух должен был работать в цилиндрах вместо пара. Преимуществом такого тепловоза была возможность использовать существующие паровозы.

Уважаемые пользователи! Не забывайте, пожалуйста, при копировании любых материалов данного сайта яруга.рф оставлять активную гиперссылку на копируемые материалы этого сайта.

Идея нового тепловоза была выдвинута также группой инженеров Харьковского паровозостроительного завода: А. С. Раевским, А. В. Липко-Парафиевким, Б. И. Корчевским и другими.

Одновременно с Дизелем размышлял в России над конструкцией специального тягового двигателя на тяжелом топливе известный инженер, основоположник московской школы теплотехников, Василий Игнатьевич Гриневецкий.

После окончания курса в Московском высшем техническом училище Василий Игнатьевич остался при нем для подготовки к научной деятельности и в продолжение многих лет был сначала профессором, а затем директором училища.

Не ограничиваясь вопросами теории рабочего процесса в двигателях внутреннего сгорания, Гриневецкий грудился и как инженер-конструктор. Ему-то и принадлежит смелая идея теплового двигателя, обладающею всеми достоинствами дизеля, но освобожденного от его недостатков при тяговой работе. Проблему тепловоза Гриневецкий разработал с исчерпывающей полнотой и с тонким пониманием новых задач, выдвигаемых действительностью.

В 1909 году опытный двигатель Гриневецкого был построен Путиловским заводом, и вплоть до начала первой мировой войны конструктор производил его испытания.

Война помешала продолжению опытов. Впоследствии Гриневецкий со своими учениками создал несколько проектов тепловоза с тяговым двигателем на тяжелом топливе.

В то же время на Коломенском заводе под руководством Мейнеке и на Ташкентской железной дороге под руководством Ю. Б. Ломоносова проектировались тепловозы с применением электрической передачи. Проект Ломоносова был вполне закончен, и отдельные части тепловоза даже построили, но в целом проект «и был осуществлен. Он погиб в недрах бюрократических канцелярий министерства путей сообщения.

13 результате осуществления всех этих проектов стало очевидным, что все предложения переконструировать дизель так, чтобы он годился для тяговой работы, не имели успеха. Бесплодные попытки перекроить дизель для тяги и побуждали конструкторов заняться поисками всякого рода передач. О поисках в этой области рассказывает Е. Я. Гаккель.

Если бы вал перестроенного дизеля оказалось возможным непосредственно соединить с осями движущих колес локомотива, то такой локомотив имел бы самую простую «энергетическую цепь». Но при движении поезда, как уже говорилось, изменяется и скорость движения локомотива и развиваемая им сила тяги. Поэтому обычный двигатель внутреннего сгорания имя оказывается негодным для такой работы. Тронуться во главе поезда с места при небольших числах оборотов двигателя невозможно. Попытки создать специальный двигатель для тепловозов не привели к успеху. Изменения скорости движения локомотива и его силы тяги решили осуществлять посредством специальной «передачи» от коленчатого вала двигателя к осям движущих колес локомотива.

Из множества предлагавшихся такого рода передач применение получили в основном три вида: механическая, гидравлическая и электрическая.

Механическая передача осуществляется так же, как па автомобилях, тракторах, в приводах к станкам и в других машинах, — посредством зубчаток.

Переключение зубчатых колес позволяет при той же скорости вращения вала двигателя получать различную скорость осей локомотива.

Если мощность, развиваемая дизелем или вообще каким-либо двигателем внутреннего сгорания, остается неизменной, то с изменением скорости вращения колес, а значит, скорости движения локомотива, изменяется и развиваемая им сила тяги.

Простой математический расчет показывает, что при постоянной мощности скорость движения обратно пропорциональна силе тяги локомотива. Это как раз именно то, что нужно при движении поезда. Когда поезд идет на тяжелый подъем, движение происходит с малой скоростью. Зато на легких участках, когда требуется небольшая сила тяги, поезд может идти с большой скоростью.

Гидравлическая передача состоит из насоса и гидравлического двигателя или турбины.

Дизель приводит в действие насос, а гидравлический двигатель — оси движущих колес локомотива. При такой передаче дизель может работать на постоянном режиме, с одной и той же мощностью. Изменение силы тяги локомотива и скорости его движения  производится за счет изменения передаточного числа при изменении числа оборотов.

Такая передача широкое практическое применение получила на локомотивах малой и средней мощности.

Электрическая передача, получившая наибольшее распространение, состоит из генератора и электродвигателей.

Здесь дизель вращает генератор, а электродвигатели, питаемые энергией генератора, вращают оси движущих колес локомотива.

Вместе с предложениями разных передач появились и оригинальные проекты тепловозов. Так, в 1913 году ученик Гриневецкого, Алексей Нестерович Шелест, представил в качестве студенческой дипломной работы проект своеобразного тепловоза. По его замыслу в паровозных цилиндрах должна была работать смесь продуктов сгорания и пара.

Смелую идею Шелеста специалисты оценили очень высоко, но в царское время проект остался неосуществленным.

Неутомимо разрабатываемую русскими инженерами идею тепловозной тяги удалось осуществить лишь после Октябрьской революции.

В. И. Гриневецкий в своей книге «Проблема тепловоза и ее значение для России», вышедшей в 1917 году, писал:

«Вопрос введения тепловозной тяги на наших рельсовых путях приобретает все большее значение, и будущие перспективы этого грандиозного русского технического вопроса теперь, в 1917 году, уже иные... От замены паровозов тепловозами можно ожидать повышении использования тепла по крайней мере вчетверо. Такое повышение экономичности при громадном расходе топлива паровозами имело бы огромное экономическое значение везде и особенно в России. В этом вопросе русская техника, не глядя особенно на Запад, должна проявить свою инициативу и должна сама справиться со всеми трудностями».

Только при советской власти идея создания тепловозов воплотилась в жизнь. Гениальный ум Владимира Ильича Ленина увидел в первых проектах новый тип локомотива и предугадал его блестящую будущность.

Несмотря на тяжелое хозяйственное и финансовое положение молодой Советской республики, Совет Труда и Обороны уже в январе 1922 года вынес постановление об особо важном значении тепловозов для нашей страны.

По распоряжению В. И. Ленина в октябре 1922 года была отпущена значительная сумма на постройку опытных тепловозов различных конструкций.

«Крайне желательно, — указывалось в директиве Наркомату путей сообщения и Госплану 27 января 1922 года, — не упустить время для использования сумм, могущих оказаться свободными по ходу исполнения заказов на паровозы, для получения гораздо более целесообразных для нас тепловозов».

По указанию Владимира Ильича к этому делу была привлечена группа выдающихся отечественных специалистов. На заводах «Красный путиловец», Балтийский судостроительный и «Электрик» началась постройка тепловоза конструкции профессора Якова Модестовича Гаккеля.

Бывший народоволец и политический ссыльный, а позднее профессор электротехнического института, Яков Модестович Гаккель принадлежал не к инженерам-исполнителям, а к инженерам-творцам.

Едва сойдя со школьной скамьи, Гаккель увлекся летным делом. Он сконструировал ряд самолетов оригинальной конструкции. Некоторые машины получили в свое время известность благодаря поставленным на них рекордам. На первой Международной воздухоплавательной выставке поплавковый гидросамолет Гаккеля получил Большую серебряную медаль.

После Великой Октябрьской социалистической революции Яков Модестович взял на себя инициативу создания первого русского тепловоза. Он учел опыт Дизеля и русских конструкторов и решил применить электрическую передачу.

К этой идее конструкторская мысль возвращалась не без колебаний и сомнений. Дело в том, что первые теплоходы на Волге имели как раз электрическую передачу, но их очень скоро заменили суда, где дизель вращал непосредственно винт. Разница между движением судна в воде и движением локомотива по рельсам понятна: трогание с места и ход судна осуществляются прямым вращением гребного винта или колеса, опирающегося на воду, — законы движения локомотива по рельсам своеобразны и требуют, как мы у кс говорили, наибольшей силы тяги при наименьшей скорости.

Копируя установку двигателя на судах, конструкции отказались вначале от электрической передачи. Но так как не удалось построить практически годный тепловоз с непосредственной передачей от дизеля к осям, вновь возникла мысль испробовать на тепловозе электропередачу.

Чувствуя постоянное внимание Владимира Ильича к своему детищу, Гаккель взялся за дело с огромной энергией. Проект он составил очень быстро, после чего было создано специальное «Бюро постройки тепловозом системы профессора Я. М. Гаккеля».

Это были годы, когда рабочие возвращались с фронтов гражданской войны на фабрики и заводы. Они сызнова учились держать инструмент в руках, знавших столько лет лишь пулемет и винтовку. Старые станки и новое, социалистическое отношение к труду помогли создавать советскую промышленность. Еще едва мерцало электричество, но и при керосиновых коптилках инженеры и конструкторы упорно сидели за чертежными досками.

Тепловоз Гаккеля — удивительное создание советских рабочих и инженеров. Тепловоз собрали из частей разных машин.

Специального тепловозостроительного завода в то время в нашей стране еще не было, поэтому в постройке первого мощного тепловоза участвовали четыре ленинградских завода. Тысячесильный дизель для тепловоза взяли готовым с подводной лодки «Лебедь», императоры — с подводных лодок типа «Язь». Тяговые электродвигатели спроектировал для тепловоза член-корреспондент Академии наук СССР А. Е. Алексеев. 11од его же руководством они были построены на заводе «Электрик». Электрическая схема первого тепловоза и система его управления были разработаны А. Е. Алексеевым, Я. М. Гаккелем и академиком И Ф. Миткевичем.

Ходовые части тепловоза были спроектированы и построены на Путиловском заводе под руководством профессора А. С. Раевского. Первый опыт постройки ходовых частей для локомотива в виде тележек себя вполне оправдал, и в настоящее время на всех тепловозах с электрической передачей и на электровозах применяется такой тип ходовых частей.

Для объединения всей работы при «бюро» был создан постоянный технический совет под председательством профессора Н. Л. Щукина.

Сборку тепловоза производил Балтийский завод. 5 августа 1924 года первый мощный магистральный тепловоз с электрической передачей появился на рельсовых путях завода.

6 ноября тепловоз был передай для дальнейшего испытания железнодорожникам ленинградского узла. Газета «Гудок» сообщала тогда своим читателям:

«Первые испытания, произведенные с тепловозом инженера Гаккеля на 30-верстной дистанции между Ленинградом и Колпином, дали хорошие результаты. Теперь тепловоз будет испытан на большом расстоянии».

Много впечатлений осталось в памяти советских железнодорожников от первых рейсов па тепловозе.

«Помню, — рассказывает инженер В. Овсянников, — иду па одной из узловых станций к дежурному докладываться, чтобы зря не держал поезд, а дежурный как раз с диспетчером разговаривает.

— Пришел состав,— докладывает дежурный, — а паровоза нет ни в голове, ни в хвосте...

Пришлось объяснить, что локомотив в голове, что он в полной исправности и что уже можно давать отправление.

У тепловоза на каждой станции, где останавливаемся, толпа: путевые рабочие, машинисты, пассажиры... Только успевай отвечать на вопросы, которыми забрасывают бригаду! Да, этому локомотиву ни воды, ни угля не требуется: может пробежать без остановки хоть тысячу верст. Есть ли еще подобные машины? Нет, это первая. Она создана по заданию Владимира Ильича Ленина. Конструировали тепловоз советские инженеры, построили ленинградские рабочие.

Первые рейсы были проделаны на Октябрьской железной дороге, на коротких расстояниях, однако с составами весом 1000 тонн. Затем начались регулярные рейсы по маршрутам Москва – Курск, Москва – Харьков. Были и более дальние поездки, и не только исследовательского характера: из Баку и Грозного доставляли мы в Москву на седьмые-восьмые сутки нефтеналивные составы. 12 тысяч верст проходили со средней коммерческой скоростью 28 верст в час, при этом вели состав с грузом нефти брутто 79 тысяч пудов, а расход топлива – почти в четыре раза меньше, чем у паровоза Э.

Потребовалось в кратчайший срок подвезти для ленинградских предприятий топливо из Москвы, и эта задача была поручена нам, тепловозникам. Из Коканда в Москву на девятые сутки доставляли груз хлопка. На тепловозах были проделаны рейсы и из Москвы и Челябинск с особо срочными и важными грузами: гуда мы вели составы через Куйбышев, а возвращались через Свердловск — Казань. Помню, как удило тогда многих эксплуатационников, что тепловоз прошел 4 500 километров и не заходил ни в одно депо! Удачно провели рейс из Москвы на Сурамский перепал и обратно.

...В те годы Владимира Ильича уже не было с нами, но ленинское задание было выполнено. Детище Ильича — советский тепловоз — уверенно повел поезда по магистралям Родины».

В дни, когда на магистральные пути ленинградского узла вышел в первый рейс тепловоз профессора Гаккеля, были успешно завершены испытания другого советского тепловоза Э-ЭЛ, построенного по проекту профессора Ломоносова.

Этот тепловоз, мощностью в 1 050 лошадиных сил, оборудованный также электропередачей, оправдал все полагавшиеся на него надежды.

Лежащая в основе современного тепловозостроения система электропередачи устранила основной недостаток тепловоза Дизеля и обеспечила возможность держать двигатель под постоянной нагрузкой и с постоянным числом оборотов, что поставило его в наиболее благоприятные условия работы.

Электрическая передача на тепловозах получила исключительно широкое применение. Это объясняется тем, что тепловозы с электропередачей имеют коэффициент полезного действия на ободе колес 28 — 29 процентов, хорошую тяговую характеристику и плавное трогание с места. Кроме того, электрическая передача позволяет легче, чем любая другая: механическая, гидромеханическая, воздушная, газовая, — автоматизировать управление, обеспечить надежность в работе и плавное вписывание тепловоза в кривые, то есть в повороты во время движения.

Основные преимущества электрической передачи: возможность легкого получения тяговой характеристики, практически совпадающей с характеристикой постоянной мощности, сравнительная простота устройства, легкость управления — делают возможной работу нескольких секций по системе многих единиц, управляемых с одного поста машиниста. Это позволяет удваивать, утраивать и даже учетверять мощность тепловоза, обслуживаемого одной бригадой.

6 ноября 1924 года был торжественно подписан протокол испытаний первого тепловоза с электропередачей, который гласил:

«...Создание этого тепловоза и опыты с ним вывели идею тепловоза из стадии академического изучения и воплотили ее в формы, пригодные для несения регулярной товарной службы.

Последний факт заслуживает быть отмеченным на страницах истории железнодорожной техники».

Вместе с советскими инженерами протокол испытаний первого магистрального тепловоза советской конструкции подписали представители германской науки тех лет, представитель дорог Голландии, представитель английской технической прессы и многие другие представители иностранной науки и техники.

По советским проектам было построено еще несколько поездных тепловозов мощностью до 1 ООО лошадиных сил и два маневровых тепловоза мощностью 600 лошадиных сил — все с электрической передачей.

Особый интерес представлял среди них сдвоенный тепловоз мощностью 2 тысячи лошадиных сил. В честь В. М. Молотова этому тепловозу была присвоена серия ВМ. Его построили целиком из советских материалов советские инженеры.

В 1931 году на наших дорогах было уже столько тепловозов, что оказалось возможным перевести на тепловозную тягу первую из линий, намеченных к теплофикации и по плану реконструкции железнодорожного транспорта.

Идеями и опытом советских тепловозников, возродивших интерес к тепловозной тяге, широко воспользовались в Европе и Соединенных Штатах Америки. В Дании, например, уже в 1930 году была переведена на тепловозную тягу четвертая часть всей сети, а в последующем году единственный датский парозостроительный завод Фрика выпустил тридцать тепловозов и только два паровоза. Таким образом, введенная нашими конструкторами электропередача решила вопрос об использовании дизелей для тяги. В США испытанные сначала на маневровой работе тепловозы доказали свою работоспособность и выгодность и побудили к введению тепловозной тяги и на основных линиях.

Первый пробег пассажирского поезда с тепловозом состоялся в Америке в мае 1934 года, а первый товарный поезд был введен в регулярную эксплуатацию в 1940 году.

Многолетний опыт эксплуатации тепловозов в СССР позволяет установить целый ряд их основных технико-экономических преимуществ перед другими видами локомотивов.

Экономический коэффициент полезного действия тепловоза составляет 27 — 28 процентов против 6—7 процентов у паровоза.

Иначе говоря, тепловоз уже по одному расходу топлива экономичнее паровоза более чем в четыре раза.

Но это лишь одно преимущество. Другим является то, что тепловоз расходует самое незначительное количество воды, идущей на охлаждение двигателя: 15 — 20 литров па 1 ООО километров. Это обстоятельство крайне важно и прежде всего для дорог, где трудно получить воду требуемого качества и где на водоснабжение приходится затрачивать огромные средства, как, например, в Закаспийских и Заволжских степях.

Благодаря малому расходу топлива и воды эти локомотивы способны совершать большие пробеги без экипировки. Так они и работают уже на многих участках дорог: Ашхабад — Красноводск, Гудермес — Астрахань и других.

Все это поставило во весь рост задачу всемерного развития тепловозостроения в СССР. За послевоенное пятилетие транспорт получил сотни новых магистральных тепловозов, что позволило в 1951 году перевести на тепловозную тягу 7 тысяч километров железных дорог.

В последующие годы переведены на тепловозную тягу Ашхабадская дорога, Орджоиикидзовская — в части, прилегающей к Каспийскому морю, Ташкентская.

За два послевоенных года на тепловозную тягу было переключено все товарное и пассажирское движение на пути от Красноводска до Зиадина, направление Махачкала — Астрахань. Тепловозы пошли по Рязано-Уральской дороге на участке Верхний Баскунчак — Палласовка.

И все же внедрение тепловозной тяги отстает от потребностей железнодорожного хозяйства: тепловозы недостаточно использовались для пассажирских поездов и почти вовсе не применялись для маневровой работы.

А между тем как наша советская практика и мировой опыт показывают значительные выгоды перевода железнодорожных линий на тепловозную тягу. Так, при внедрении тепловозов на вновь строящихся железных дорогах значительно сокращаются затраты на их обслуживание. Большая экономия достигается на ремонте: пробег между капитальными ремонтами у тепловоза выше, чем у паровоза, в два раза, а между средними ремонтами – в два с половиной раза. Если при исчислении в тепловых калориях расход топлива у тепловозов в четыре раза меньше, чем у паровоза, то по весу расход топлива у тепловоза в десять-двенадцать раз меньше. А это значит, что тепловозная тяга ведет к резкому уменьшению перевозок топлива, расходуемого железнодорожным транспортом на собственные нужды, что, в свою очередь, повышает провозную способность линии.

Оказалось далее, что применение тепловоза на маневровой работе очень удобно и выгодно. Наш тепловоз ТЭ-1, из числа первенцев советского тепловозостроения при маневрах нуждается в экипировке только один раз в девять суток и, таким образом, практически заменяет на маневрах два паровоза серии Э.

«Современный тепловоз с электропередачей, — говорит советский специалист по тепловозостроению профессор К. А. Шишкин, — может обеспечить идеальную тяговую характеристику, которая предъявляется ко всякому локомотиву, высокий коэффициент полезного действия, имеет автоматическое управление, прекрасное реверсирование, сравнительно прост по своей конструкции и обладает надежной работоспособностью. Почти такими же свойствами обладает тепловоз с гидромеханической передачей. Что же касается тепловоза с непосредственной передачей, го многолетние работы в этом направлении за рубежом и в СССР не привели к успеху и до сих пор даже не имеется удовлетворительно работающего тягового двигателя внутреннего сгорания. На пути создания такого специального тягового двигателя стоят огромные технические трудности, которые вряд ли будут преодолены, и поэтому современная тепловозостроительная техника не идет по этому пути. Это направление — пройденный этап, а тепловоз без передачи не может считаться идеалом».

Происходивший в Москве в июле 1955 года Пленум ЦК КПСС поставил большие задачи перед работниками всех отраслей советской промышленности и транспорта в деле технического прогресса. Указывалось па пленуме и на то, что паровозы с их малой экономичностью должны быть заменены локомотивами более экономичными и совершенными — тепловозами и электровозами.

Принятые пленумом решения побудили к еще более активному действию советскую инженерно-техническую мысль.

Широкие круги железнодорожников от министра до стрелочника задумались над вопросами технической реконструкции транспорта. А когда были опубликованы Директивы XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956— 1960 годы, стало совершенно ясно, что для железнодорожного транспорта в Советском Союзе наступила новая эпоха, новый период развития.

В самом деле, Директивы предусматривают за пять ближайших лет развитие производства электровозов и тепловозов до таких размеров, чтобы совершенно прекратить выпуск магистральных паровозов к концу пятилетки, а сверх того создать газотурбовозы.

Прекратить выпуск паровозов! Тех самых паровозов, с которыми связано было человечество в течение чуть ли не целого столетия. Недаром же XIX век настали «веком пара, электричества и железных дорог». Но ведь это значит построить не десятки, не сотни, а тысячи тепловозов и электровозов. Так оно и есть. Чтобы в 1960 году можно было выполнить новыми локомотивами до 45 процентов всего грузооборота, за пять лет промышленность должна поставить железнодорожному транспорту 2 тысячи электровозов и 2250 магистральных двухсекционных тепловозов. На последний год пятилетки приходится 1 630 тепловозов, а это в двенадцать раз больше того, что было выпущено в 1955 году.

Но дело не только в количестве. Директивы 20 съезда считают важнейшей задачей нового пятилетнего плана в области транспорта дальнейший подъем технического уровня железнодорожного хозяйства, а такой подъем нельзя осуществить одним только количеством выпускаемых тепловозов или электровозов. Этот подъем требует создания новых, мощных локомотивов, наиболее прогрессивных и совершенных, в том числе и газотурбовозов и атомовозов.

Конструкторская мысль не может замкнуться в творческом кругу. И если, скажем, Директивами XX съезда поставлена задача уже в 1956— 1957 годах дать опытные образцы грузовых тепловозов мощностью 2 500 — 3 ООО лошадиных сил в одной секции, то неожиданно выплывает и осуществляется, как мы увидим дальше, идея тепловоза для узкоколейных железных дорог и это уже в развитие Директив по шестому пятилетнему плану..

Надо помнить и о том, что широкое внедрение электрической и тепловозной тяги необходимо сочетать с усилением и реконструкцией путевого хозяйства, оборудованием дорог автоблокировкой, диспетчерской централизацией стрелок, применением радиосвязи и телевидения. Например, пассажирский тепловоз ТЭ-7 рассчитан на скорость в 140 километров в час при нынешнем рельсовом пути, но когда рельсы будут заменены более тяжелыми, ТЭ-7 поведет поезда со скоростью 160 километров в час.

Уважаемые пользователи! Не забывайте, пожалуйста, при копировании любых материалов данного сайта яруга.рф оставлять активную гиперссылку на копируемые материалы этого сайта.

Только комплексное проведение этих и многих других мероприятий даст возможность повысить пропускную способность важнейших железнодорожных направлений.

А рядом возникает проблема подготовки кадров как для производства дорогих и сложных машин, так и для управления ими.

XX съезд КПСС состоялся всего лишь через шесть месяцев после Июльского пленума. Но и за этот небольшой срок усилиями советских людей широко был открыт путь к резкому увеличению производства тепловозов и электровозов новейшей конструкции, к внедрению новых локомотивов на транспорте.

Источник: Лев Гумилевский, "Тепловозы"

__________________________