Газотурбовоз ГТ101
ГТ101 (Газотурбовоз) - опытный советский газотурбовоз, на котором в качестве силовой установки был применён так называемый «свободно-поршневой генератора газов» (далее - СПГГ), состоящий из четырёх свободно-поршневых двигателей и одной газовой турбины. Проектировался в двухсекционном варианте, но в 1960 году на Луганском тепловозостроительном заводе была выпущена лишь опытная секция (ГТ101-001). Из-за ряда технических недостатков, а также из-за сворачивания в стране работ по газотурбовозам, ГТ101 в нормальную эксплуатацию не поступил.
В 1956 г. Луганский тепловозостроительный завод на основе работ профессора А.Н.Шелеста разработал технический проект двухсекционного газотурбовоза с шестиосными секциями, оборудованного свободно-поршневыми генераторами газов, газовой турбиной и электрической передачей постоянного тока.
Масса проектируемого газотурбовоза получилась равной 138 т., соответственно нагрузка от колесной пары на рельсы - 23 т. Для уменьшения нагрузки на рельсы в течение 1958-1959 гг. завод переработал проект, применив вместо электрической гидравлическую передачу. Проектный вес шестиосной секции газотурбовоза с гидравлической передачей составил 126 т. В 1960 г. по изменённому проекту была выпущена одна секция газотурбовоза, получившего обозначение серии ГТ101.
Первый опытный рейс газотурбовоз совершил в июле 1961 г., а в октябре 1961 г. демонстрировался на выставке локомотивов на Рижском вокзале в Москве. Вскоре начались его испытания, в ходе которых был выявлен ряд недостатков, и в период 1962-1965 годов над ним проводились стендовые и наладочные работы. В конце 1965 г. газотурбовоз начал совершать опытные поездки с составами, но не был передан МПС для регулярной эксплуатации, так как требовал продолжения доводочных работ.
Газотурбовоз ГТ101 был первым и единственным в СССР локомотивом с разработанными под руководством А. Н. Шелеста свободно-поршневыми генераторами газа (СПГГ), что позволяло получить более высокую приемистость силовой установки.
Изначально на газотурбовозе были установлены четыре генератора газов СПГГ-95 около боковых стенок кузова и газовой турбины в центре кузова. СПГГ были выполнены с диаметром цилиндров дизельной полости 280 мм, компрессорной полости - 750 мм и ходом поршней при номинальном режиме 2×375 мм. При 714 циклах в минуту производительность одного СПГГ составляла 8280 кг/ч, температура газов - 515 °С, давление - 4,5 кгс/см2, адиабатическая мощность - 870 л. с. Поршни СПГГ были связаны между собой синхронизирующим механизмом, использовавшимся также для установки поршней в крайние положения при воздушном пуске от баллонов. Масса одного СПГГ равнялась 5500 кг. В ходе испытаний выяснилось, что была затруднена регулировка мощности газовой турбины, работа СПГГ с малой подачей топлива и переход на режим с выключением отдельных генераторов газа. В связи они были заменены на новые СПГГ типа ОР-95, которые имели такие же диаметры цилиндров и ход поршней, как и первые СПГГ.
В качестве силовой установки была применена 5-ступенчатая газовая турбина с двусторонним отбором энергии. Она была рассчитана на мощность 3000 л. с. при частоте вращения ротора 8500 об/мин и температуре подводимого к ней газа 500-520°С, максимальная частота вращения ротора турбины была 9500 об/мин. Турбина была изготовлена Брянским машиностроительным заводом.
Вращающий момент от турбины через понижающие редукторы передается к гидромеханическим коробкам, установленным на тележках, от коробок при помощи карданных валов - к осевым редукторам, а от них через полые карданные валы, расположенные вокруг осей колесных пар, - к колесным парам. В гидромеханических коробках размещены гидротрансформаторы ГТК-ПТ, применяемые на тепловозах ТГ102. Передаточное отношение понижающего редуктора между турбиной и коробкой - 1:3,64, осевого редуктора - 1:4,31, общее передаточное отношение от турбины к движущим колесам 1:17,25. Осевые редукторы подвешены к раме тележки. Диаметр движущих колес - 1050 мм. Над каждой парой СПГГ и над вспомогательным дизелем установлены съемные холодильные камеры.
Вспомогательный дизель 1Д6 мощностью 150 л. с. служил для привода генератора переменного тока, питавшего электродвигатели насосов, вентиляторов и тормозного компрессора ВП-3/9, а также через клиноремённую передачу вентиляторов холодильника, охлаждавшего масло турбины и гидропередачи. Также на газотурбовозе были размещены две кислотные аккумуляторные батареи 6СТЭ-128 общей емкостью 256 А·ч, тормозной компрессор ВП-3/9, пусковой компрессор, пусковые баллоны и другое вспомогательное оборудование.
Управление силовой установкой газотурбовоза осуществлялось с помощью контроллера. Контроллер имел 16 рабочих позиций, из которых на первых четырех менялось количество включенных вентилей, регулирующих подачу газа, а на остальных позициях менялось давление газа у турбины от 0 до 4,25 кгс/см2. Это производилось за счёт изменения количества подаваемого топлива в цилиндры генераторов газа. Цепи системы управления работали на постоянном токе с номинальным напряжением 75 В.
Расчётная сила тяги газотурбовоза составляла 23000 кгс при скорости 22 км/ч, максимальная скорость - 100 км/ч, расчётный коэффициент полезного действия в диапазоне скоростей 20-40 км/ч равнялся 24-27 %.
Первичный двигатель СПГГ + Газовая турбина
Год постройки 1960
Страна постройки СССР
Завод Луганский тепловозостроительный
Всего построено 1 секция
Ширина колеи 1520 мм
Длина локомотива 18 220 мм
Конструкционная скорость 100 км/ч
Рабочая масса 126 т
Нагрузка от движущих осей на рельсы 21 тс
Тип двигателя СПГГ - СПГГ-95, позже заменены на ОР-95
Тип передачи Гидравлическая ГТК-IIТ
Сила тяги 23 000 кгс
Диаметр движущих колёс 1050 мм
Конструкция коломенских газотурбовозов оказалась более удачной, более того, пассажирский ГП1 из недостатков имел принципиально высокий расход и уровень шума как у самолета.
В 1959 году на Коломенском заводе был построен единственный экземпляр секции двухсекционного грузового газотурбовоза Г1 (3500 л. с., с электрической передачей). На газотурбовозе была применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л. с. (~2600 кВт). От ГТУ приводились во вращение две группы генераторов: первая группа из двух тяговых генераторов МПТ-74/23, вторая группа из тягового генератора МПТ-74/23, возбудителя ВТ-275/120А и вспомогательного генератора ВГГ-49/14. Каждый тяговый генератор был рассчитан на номинальную мощность 733 кВт при частоте вращения 1800 об/мин. Каждый тяговый генератор питал два параллельно подключённых тяговых электродвигателя ЭДТ-340 мощностью по 340 кВт. Газотурбинная установка использовалась только при следовании под нагрузкой. Для маневровых передвижений и следования резервом служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д6 и маневровый генератор МПТ-49/16. Основными недостатками созданной модели был большой расход топлива и сложность конструкции
Затем там же были построены два пассажирских газотурбовоза ГП1[3]. На газотурбовозе применена газотурбинная одновальная установка ГТ-3,5 мощностью 3500 л.с. От ГТУ приводилось во вращение три тяговых генератора МПТ-74/23Б. Для маневровых передвижений служила вспомогательная силовая установка: дизель 1Д12 Барнаульского завода и маневровый генератор МПТ-49/25-3К мощностью 195 кВт.
В начале 1965 года ГП1-0002 испытывался на экспериментальном кольце ВНИИЖТа. В конце 1965 года оба локомотива поступили в депо Льгов. Если газотурбовоз Г1-01 работал с грузовыми поездами эпизодически, то пассажирские газотурбовозы эксплуатировались регулярно, наравне с приписанными к депо тепловозами ТЭП60, в результате пробег у ГП1-0001 и ГП1-0002 оказался в 3-4 раза выше, чем у Г1-01. Газотурбовозы имели недостатки: большой расход топлива, высокий уровень шума.
