Введение

Низкий к. п .д. паровоза уже давно не удовлетворял инженеров, побуждал их к созданию нового, более экономичного типа локомотива. Еще в 1894 г. в правлении Владикавказской железной дороги было разработано несколько вариантов тепловозов, названных нефтевозами. Впоследствии идею нефтевозов использовал Пу-тиловский завод (ныне завод им. Кирова в Ленинграде)" при создании проекта тепловоза с четырехосным тендером.

В декабре 1905 г. инженер Н. Г. Кузнецов и полковник А. И. Одинцов выступили с докладом о проекте тепловоза с электрической передачей в VIII отделе Русского технического общества. Тепловоз, названный его создателями автономным электровозом с калорическими двигателями, имел два двигателя - дизеля судового типа мощностью по 180 л. с. Двигатели соединены непосредственно с генераторами электрического тока, энергия от которых передается четырем электродвигателям, помещенным на осях ведущих колес.

Вот как сам Н. Г. Кузнецов в докладе описывает тепловоз: «Электровоз предлагаемого нами типа мощностью 360 л. с. с составом поезда в шесть груженых вагонов может пройти из Петербурга в Москву и обратно, ни разу не останавливаясь для взятия топлива и израсходовав на весь прогон только. 1,44 т нефти. Такого же запаса топлива для обыкновенного паровоза одинаковой мощности хватило бы всего на 2'/2 часа хода, или на 150 верст. Обыкновенный паровоз должен сделать за это время'-по крайней мере 15 остановок для взятия воды. Таким образом, при введении на линиях вместо' паровозов электровозов не потребуется устройства водоснабжения и запасов топлива на промежуточных станциях.

.В настоящее время не представляется затруднительной Постройка электровоза в 1000 сил, весом не более 120-130 я, т. е. с давлением на ось, не превосходящим допускаемъг© предела- 15 т. Такой электровоз может везти поезд, состоящий из 10 вагонов, со скоростью 80 верст в час, 6 вагонов со скоростью 100 верст в час и 2 вагона со скоростью 120 верст в час».

Проект тепловоза Н. Г. Кузнецова и А. И. Одинцова явился прообразом современных тепловозов с электрической передачей, нашедших в настоящее время наибольшее распространение.

В 1909 г. Коломенским заводом был разработан проект тепловоза с электрической передачей, с двумя четырехосными тележками, на которые опиралась главная рама тепловоза. На раме были установлены два трехцилиндровых дизеля, между которыми размещался генератор. Ток генератора питал четыре тяговых электродвигателя, расположенных на средних осях тележек. Общий вес тепловоза по проекту составлял 120 т.

Начиная с 1912 г. в Московском высшем техническом училище проводилась большая исследовательская работа по созданию мощного тепловоза. Не ограничиваясь стенами Московского высшего технического училища, энтузиасты новой техники В. И. Гриневецкий, Е. Г. Ксстнер, А. Н. Шелест в тесном содружестве со студентами К. А. Шишкиным и А. Б. Домбровским вели широкую техническую пропаганду за постройку опытного тепловоза. Однако в условиях царизма проекты русских ученых и инженеров так и не были реализованы. Прошло несколько лет, и победа Октябрьской революции создала условия для строительства новых тепловозов.

1921-1922 гг. были тяжелым временем для молодой Советской республики. Только что закончилась гражданская война. Народное хозяйство было разрушено, заводы и фабрики стояли. Железнодорожный транспорт находился в плачевном состоянии: свыше 60% паровозов были неработоспособны. В стране ощущалась нехватка топлива и самых необходимых товаров. Молодая Советская республика должна была восстанавливать свое народное хозяйство, в том числе и транспорт, в первую очередь железнодорожный.

В. И. Ленин уделял большое внимание транспорту. Узнав, что русские ученые и инженеры разработали реальные проекты нового типа локомотивов - тепловозов, Ленин ставит вопрос об их строительстве. Противники тепловозов возражали, говоря, что строительство опытных машин обойдется дорого, "что попытка создания мощного тепловоза в Швейцарии, в постройке которого принимали участие крупнейшие ученые и инженеры во главе с Р. Дизелем, закончилась неудачно. Владимир Ильич отвечал, что то, чего не сделали иностранцы, сделают русские инженеры. Проблема тепловозостроения настолько важна для нашей страны, что даже в условиях хозяйственной разрухи нужно отпустить необходимые средства.

По инициативе В. И. Ленина, Совет Труда и Обороны 4 января 1922 г. принимает решение, в котором развитию тепловозостроения придается особо важное значение. Владимир Ильич и в дальнейшем продолжает интересоваться созданием тепловозов. «Крайне желательно, - пишет он в директиве Наркомату путей сообщения и Госплану 27 января 1922 г., - не упустить время для использования сумм, могущих оказаться свободными по ходу исполнения заказов на паровозы, для получения гораздо более целесообразных для нас тепловозов»

В конце января 1922 г. под председательством Ф. Э.Дзержинского, бывшего тогда наркомом путей сообщения, состоялось совещание, которое постановило:

«.НКПС считает целесообразным и практичным немедленно приступить к сооружению взамен трех паровозов Э трех тепловозов: первого по типу Шелеста, второго с электрической передачей и третьего - автомобильного типа с автоматической передачей».

Вскоре после этого постановления профессор Я. М. Гак-кель предложил построить тепловоз с электрической передачей на петроградских заводах «Красный Путиловец», Балтийском судостроительном и на заводе «Электрик». Предложение Я. М. Гаккеля было одобрено, и был создан Технический совет, руководивший постройкой тепловоза в Петрограде. В работе совета принимали участие видные представители технической мысли того времени: профессора Н. Л. Щукин, Л. К. Рамзин, А. С. Раевский и другие. Руководил работами профессор Я- М. Гаккель, который по этому поводу писал, что ни в Европе, ни в Америке еще нет дизель-локомотивов. Мы в России ставим себе срочную задачу - построить и ввести в жизнь дизель-электровозы, не ожидая, когда такие локомотивы появятся за границей.

Первые в мире тепловозы Щэл 1 и Ээл 2 были готовы почти одновременно: 6 ноября 1924 г. вышел на рельсовую сеть СССР тепловозов Щэл 1, и в тот же день был торжественно подписан протокол испытания тепловоза Ээл 2. В последнем параграфе протокола написано: «.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».

На главной раме тепловоза Щэл 1 размещалась силовая установка, состоявшая из взятого с подводной лодки четырехтактного нереверсивного десятицилиндрового бескомпрессорного дизеля мощностью 1000 л. с. при 395 об/мин и двух генераторов. Прямой и обратный ход локомотива осуществлялся путем переключения направления тока в якорях тяговых электродвигателей. Главный дизель запускался от аккумуляторной батареи при помощи одного из генераторов, который в момент пуска работал как электродвигатель.

Тепловоз Щэл 1 совершил пробег из Ленинграда в Москву. Инженер тяги В. Овсянников вспоминает: «Много впечатлений осталось в памяти от первых рейсов на тепловозе. Помню, иду на одной из узловых станций к дежурному докладываться, чтобы зря не держал поезд, а дежурный как раз с диспетчером разговаривает.

Пришел состав, - докладывает дежурный, - а парбвоза ни в голове, ни в хвосте.

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

У тепловоза на каждой станции, где останавливаемся, толпа: путевые рабочие, машинисты, пассажиры. Только успевай отвечать на вопросы, которыми забрасывают бригаду!».

После пробега в Москву тепловоз Щэл 1 был возвращен на завод для конструктивной доработки и к эксплуатации на железных дорогах СССР допущен не был.

Тепловоз Ээл2 оказался работоспособным. Он исправно работал на путях свыше 20 лет. Общий вес его был 118,3 т, наибольшая скорость - 50 км/ч. Коэффициент полезного действия, отнесенный к ободу движущих колес, - 26% при коэффициенте полезного действия двигателя внутреннего сгорания 33%.

В январе 1926 г, тепловозное хозяйство было выделено в отдельный самостоятельный участок, а впоследствии в опытную тепловозную базу НКПС на правах дороги, к которой были приписаны все имевшиеся на сеги тепловозы и автомотрисы. Территориально опытная база располагалась в Люблино.

С начала 1926 г. организуются регулярные рейсы тепловозов серии Ээл2 с грузовыми поездами на участке Москва-Курск. Совершая регулярные рейсы, тепловоз Ээл2 прошел за год 50 тыс. км с поездами средним весом 855 т, расходуя 47,6 кг натурального топлива на 10 тыс. ткм. Эти показатели свидетельствовали о высокой эффективности тепловозной тяги.

Уже первые результаты эксплуатации тепловозов показали их экономичность, выносливость и возможность работы в безводных районах благодаря ничтожно малому расходу воды. Кроме того, наметились пути устранения конструктивных недостатков. В результате создались условия для дальнейшего развития тепловозной тяги и организации тепловозостроения на отечественных заводах. Базой для строительства тепловозов стал Коломенский паровозостроительный завод, занимавшийся постройкой дизелей и паровозов. Коломенский завод был наиболее подготовлен для выпуска тепловозов.

В конце 1930 г. выпускается тепловоз с электрической передачей Ээл7. Это был локомотив средней по тому времени мощности, предназначавшийся для маневровой работы на крупных железнодорожных узлах и для поездной работы на второстепенных линиях. На нем устанавливали шестицилиндровый двигатель мощностью 600 л. с.

Первый тепловоз серии Ээл9 был выпущен Коломенским заводом в конце 1931 г. Он имел мощный двигатель в 1200 л. с. и индивидуальный привод движущих осей от электродвигателей. Колесная формула тепловоза - 2-5-I. С 1932 по 1938 г. эти тепловозы с некоторыми изменениями выпускались серийно.

К 1933 г. Коломенский завод успешно освоил выпуск шестицилиндровых дизелей марки 42БМК-6 и с того времени приступил к планомерному выпуску тепловозов серии Ээл Строительство серийных тепловозов производилось совместно тремя машиностроительными заводами: Харьковским электромеханическим, поставлявшим генераторы постоянного тока с возбудителями, Московским заводом «Динамо», изготовлявшим тяговые электродвигатели и всю электроаппаратуру, и Коломенским заводом им. В. В. Куйбышева, на котором строили дизели, холодильники, экипажную часть и производили монтаж всего оборудования.

Важным этапом в развитии тепловозной тяги явился перевод тепловозов в 1931 г. с опытно-эксплуатационной люблинской базы на нормальную эксплуатацию на Средне-Азиатскую железную дорогу, где было организовано первое тепловозное депо Ашхабад. Тепловозы повели поезда на участке Вами-Ашхабад-Душак общим протяжением 350 км.

В 1934 г. конструкторами Локомотивопроекта и Коломенского паровозостроительного завода был разработан и построен самый мощный в мире двухсекционный тепловоз ВМ с электрической передачей мощностью 2400 л. с. Тепловоз ВМ состоял из двух отдельных секций, каждая из которых могла работать самостоятельно. Обе секции соединялись между собой специальной сцепкой. Посты управления блокировались так, что с одного поста можно было воздействовать одновременно на обе секции, что устраняло необходимость поворота тепловоза в оборотном депо.

Главная силовая установка каждой секции состояла из дизеля 42БМК-6 мощностью 1050 л. с. при 425 об/мин. Дизель вращал генератор постоянного тока, питавший тяговые электродвигатели. Колесная формула тепловоза ВМ 2-4о-1 + 1-4о-2. Полный его вес 245 т. Максимальная скорость 72 км/ч.

После войны производство тепловозов было организовано на Харьковском заводе транспортного машиностроения. Одновременно с восстановлением завода коллектив инженеров-конструкторов под руководством М. Н. Щукина начал работать над проектом нового тепловоза с электрической передачей. В середине 1947 г. Харьковский завод выпускает первые два тепловоза ТЭ1. Эти локомотивы после длительных испытаний были приняты к серийной постройке. Практика эксплуатации тепловозов серии ТЭ1 показала, что они представляли собой вполне работоспособные локомотивы, обеспечивающие движение поездов весом 1500 т.

К концу первой послевоенной пятилетки мощность тепловозного парка по сравнению с довоенным 1940 г. возросла в 1.8 раз, протяженность линий, обслуживаемых тепловозной тягой, увеличилась в 12 раз, а число выдач тепловозов под поезда - в 20 раз.

В 1948 г. Харьковский завод заканчивает постройку первого сочлененного тепловоза ТЭ2 мощностью 2000 л. с. с электрической передачей. Силовая установка каждой секции этого тепловоза состоит из дизеля Д50 Харьковского тепловозостроительного завода и генератора Харьковского электромашиностроительного завода (ХЭМЗ). Дизель и генератор однотипны с установленными на тепловозах ТЭ1.

По сравнению с тепловозом ТЭ1 локомотив ТЭ2 имеет ряд преимуществ. Длина по автосцепке составляет 23,89 м, тогда как сдвоенный тепловоз ТЭ1 имеет длину 33,8 м. Вес одной секции тепловоза ТЭ2 равен 83 г, т. е. легче тепловоза ТЭ1 на 41 т при той же мощности дизеля. Уменьшение веса было достигнуто благодаря замене трехосных тележек двухосными, снятию двух тяговых электродвигателей с каждой секции, уменьшению расстояния между тележками и сокращению длины рамы. Трудоемкость изготовления каждой секции тепловоза ТЭ2 на 10-15% ниже, чем тепловоза ТЭ1. Общая себестоимость 1000 км пробега тепловоза ТЭ2 примерно на 20%) меньше, чем стоимость того же пробега двумя тепловозами ТЭ1.

Спустя год на Харьковском заводе транспортного машиностроении создается новый тепловоз ТЭЗ, который впоследствии стал основным тепловозом наших железных дорог. Мощность этого локомотива составляет 4000 л. с. в двух секциях. Он предназначен для вождения грузовых поездов со скоростью до 100 км/ч. На тепловозе ТЭЗ установлены двухтактные двигатели марки- 2Д100 вертикального типа со встречнодви-жущимися поршнями и прямоточнощелевой продувкой. Мощность дизеля 2000 л. с. при 850 об/мин.

На базе этого тепловоза позднее был создан скоростной локомотив ТЭ7 для пассажирских поездов с конструктивной скоростью 140 км/ч.

В 1956 г. выпуск паровозов в нашей стране прекращается. Постройка тепловозов ведется уже на заводах Харькова, Ворошиловграда, Коломны, Брянска. Начинается подготовка к выпуску более мощных тепловозов с электрической передачей ТЭП10, ТЭП60 с секционной мощностью 3000 л. с. и на их базе двухсекционных тепловозов 2ТЭ10 мощностью 6000 л. с.

В 1961 -1964 гг. Пролетарский завод в Ленинграде производил серийно двухсекционный тепловоз ТГ102 с гидравлической передачей мощностью 4000 л. с. Силовая установка каждой секции состоит из двух четырехтактных дизелей М756 с номинальным числом оборотов 1500 в минуту. Эти тепловозы имеют меньший расход топлива, чем ТЭЗ, благодаря более экономичному- дизелю и меньшую нагрузку на ось. Последнее обстоятельство позволяет успешно применять их на железных дорогах со слабым верхним строением пути.

Несколько лет назад центр магистрального тепловозостроения переместился в Ворошиловград на завод им. Октябрьской революции. В прошедшем пятилетии завод провел большую работу по созданию и освоению производства шес-тиосного тепловоза ТЭ109 мощностью 3000 л. с. в одной секции, который является качественным скачком в развитии тепловозостроения в СССР.

На этом тепловозе устанавливают высокоэкономичный четырехтактный дизель типа 5Д49 или 2Д70. Для локомогава применена электрическая передача переменно-постоянного тока, высокотехнологичный кузов несущей конструкции. Нагрузка от колесной пары на ось не превышает 21 г, что достигнуто благодаря применению более легких дизелей, электрооборудования, кузова, тележек и привода вспомогательных механизмов.

Результаты эксплуатационных испытаний тепловоза ТЭ109 в депо Бельцы показали, что этот локомотив расходует дизельного топлива на 9-11% меньше, чем аналогичный по мощности тепловоз ТЭ10Л. На базе тепловоза ТЭ109 Воро-шиловградский тепловозостроительный завод разработал новый грузовой локомотив мощностью 4000 л. с. в секции с конструкционной скоростью до 120 км/ч Одновременно Коломенский тепловозостроительный завод им. В. В. Куйбышева с 1961 г. выпускает серийно пассажирские односекционные тепловозы ТЭП60 мощностью 3000 л. с. с конструкционной скоростью 160 км/ч и весом 129 т. Необходимость в таких специальных пассажирских тепловозах была вызвана возросшей потребностью в пассажирских перевозках и значительным улучшением путевого хозяйства железнодорожного транспорта, позволившим повысить скорость движения.

На тепловозе ТЭП60 использованы две трехосные бесчелюстные тележки с мягким продольно сбалансированным рессорным подвешиванием, опорно-рамной подвеской тяговых электродвигателей и буксами на подшипниках качения. Все это обеспечило плавность хода при высоких скоростях. При динамических испытаниях этого локомотива впервые на отечественных железных дорогах была достигнута максимальная скорость 193 км/ч.

Сейчас на Коломенском заводе создается новый пассажирский тепловоз с электрической передачей переменно-постоянного тока, с новым четырехтактным дизелем повышенной экономичности мощностью 4000 л. с. в одной секции. Удельный вес этого тепловоза составляет 31 кг/л. с. вместо 43 кг/л. с. у тепловоза ТЭП60.

На отечественных магистральных железных дорогах около 20% всего парка локомотивов занято на маневровых работах. Общие затраты на маневровую работу при тепловозной тяге примерно на 30-40% меньше, чем при паровозной, а время маневров сокращается на 20-25%, что позволяет существенно снизить время простоя вагонов.

Производство маневровых и промышленных тепловозов организовано на Брянском машиностроительном, Людинов-ском тепловозостроительном, Муромском заводе им. Дзержинского и некоторых других заводах. Брянский машиностроительный завод в 1958 г. приступил к постройке маневровых тепловозов серии ТЭМ1 с электрической передачей мощностью 1000 л. с. Этот локомотив широко используется на тяжелой маневровой работе, а также для вождения легких грузовых поездов. За надежность, удобство в обслуживании и ремонте он пользуется заслуженным авторитетом у эксплуатационников.

В наши дни Брянский завод выпускает маневровый тепловоз ТЭМ2. Его мощность увеличена до 1200 л. с путем применения дизеля ПД1 с повышенным давлением наддува до 1,6-1,8 ат и введения охлаждения наддувочного воздуха. По сравнению с ТЭМ1 на новом тепловозе существенно упрощена электрическая схема, вследствие чего повышена ее надежность. В схеме предусмотрено одно сериес-параллельное соединение тяговых электродвигателей и две ступени ослабления тюля. Благодаря применению новых электрических машин к. п. д. тепловоза ТЭМ2 в сравнении с тепловозом ТЭМ1 увеличился и составляет 27-28%. В 1970 г. первым отечественным' тепловозом, которому был присвоен знак качества, был тепловоз ТЭМ2.

Людиновский тепловозостроительный завод создал и серийно выпускает маневровые тепловозы с гидравлической передачей типа ТГМЗ мощностью 750 л. с. в секции. Эти локомотивы имеют две двухосные тележки, что обеспечивает им хорошие динамические качества, вписывание в кривые малого радиуса и сравнительно небольшую осевую нагрузку. Первый тепловоз ТГМЗ был построен к 1 мая 1959 г. Впервые в Советском Союзе в Людинове осваивалось производство таких сложных узлов, как гидромеханическая передача, осевые редукторы с круговым зубом конических шестерен, карданные валы и сложная автоматика управления тепловозов с гидравлической передачей.

В 1968 г. Брянским машиностроительным заводом были построены опытные образцы маневровых тепловозов ТЭМ6 с новым четырехтактным дизелем повышенной экономичности.

Муромский завод им. Ф. Э. Дзержинского, Калужский и Камбарский машиностроительные заводы создали н освоили производство промышленных тепловозов мощностью 150, 220, 400 н 500 л. с. с гидравлической передачей.

Отечественными заводами транспортиего машиностроения, работниками железнодорожного транспорта и учеными СССР проделана огромная творческая работа, позволившая вывести тенловозы на рельсы железных дорог. Краткий исторический обзор хочется закончить словами старейшего тепловозника Петра Васильевича Якобсона: «Какое счастье, что у колыбели этих машин стоял великий Ленин, умевший разглядеть в несовершенном автомобиле на рельсах прекрасные машины будущего!»

⇐ | Тепловозы (итоги и перспективы) | | Идеальный тепловоз | ⇒