Толкование терминов (Л). Локомотив
Локомотив
Локомотив — машина, сама себя передвигающая и, при этом, могущая тянуть за собой груз. Самая употребительная и наиболее в настоящее время важная из этих машин — паровоз, применяемый на жел. дорогах для тяги поездов. Но в современной технике начинают приобретать значение многие другие типы Л. для передвижения по рельсовым путям, отличающиеся от паровозов принятой конструкции либо тем, что отличительный для последнего котел трубчатой (паровозной) системы заменен в них парообразователем особого рода, либо же совершенным устранением паровой машины, вместо которой употребляются другие генераторы силы. По роду этих генераторов Л. могут быть названы керосиновозами, электровозами и т. д. Паровоз имеет недостатки. Качающиеся части паровой машины производят толчки и удары, делающие ход беспокойным. Вполне устранить эти вредные колебательные движения в механизме паровоза невозможно.
Вместе со скоростью хода паровоза возрастают поперечные и вертикальные удары, производимые качающимися частями механизма, от чего поезд подвергается опасности схода с рельсов. Электрические Л. не имеют качающихся частей, вследствие чего скорость хода их может быть значительно увеличена. Устранение дыма, уменьшение мертвого веса двигателя, избежание опасности взрывов, упрощение управления и другие улучшения, которые могут быть осуществлены в электрических и др. Л., дают им преимущества над паровозами в некоторых случаях. Некоторые машины особого рода, применяемые для передвижения вагонов, а именно аппараты с мгновенным парообразователем (сист. Серполле), машины, основанные на работе сжатого воздуха (сист. Мекарского, Юза и Ланкастера) и светильного газа (сист. Люрига), составляющие одно целое с передвигаемым ими вагоном, не могут быть отнесены к разряду Л. в тесном смысле.
К настоящим же Л. принадлежат, кроме паровозов, так назыв. Л. без топок, керосиновые и бензиновые, натровые, аммиачные и электрические. Л. без топки, сист. Ламм-Франка, назначен для городских трамваев, для подземных железных дорог и вообще для всех тех случаев, когда желательно иметь двигатель, работа которого не сопровождалась бы выделением дыма и выбрасыванием искр и угольков. Роль котла в этом локомотиве исполняет цилиндрический резервуар, наполняемый до 3/4 объема горячей водой. Перед началом работы резервуар приводится в сообщение с постоянным котлом высокого давления до тех пор, пока упругость пара в первом не сравняется с упругостью пара во втором, на что, в зависимости от величины котла и абсолютного давления пара, требуется от 5 до 15 минут. Заправленный таким образом Л. может работать в течение 5 — 6 часов.
Наружная обшивка резервуара, состоящая из нескольких чередующихся слоев войлока и обшивочного железа, настолько предохраняет его от охлаждения, что упругость пара во время стоянок Л. зимой на открытом воздухе спадает в течение ночи не больше чем на одну атмосферу, и заправленный вечером Л. может утром начать работу, не нуждаясь в новой заправке. Отсутствие искр, дыма и бросания воды в трубу во время работы, простота устройства Л., позволяющая доверить управление им простому рабочему, невозможность образования котельного камня и долговечность, сравнительно с паровозом, дали возможность этому Л. в некоторых местах вытеснить из употребления обыкновенные небольшие паровозы, употребляемые для маневровой службы в мастерских жел. дор. Они употребляются также для тяги поездов, напр. на трамваях в окрестностях Парижа и на линии между Лиллем и Рубе. Начальная температура воды в резервуаре обыкновенно устанавливается в 200 С°, причем упругость пара достигает 15 атмосфер. По мере расхода пара для работы цилиндров, горячая вода выделяет новые количества пара, причем температура ее постепенно понижается до 135° и упругость выделяющегося пара падает до 3 атмосфер.
В этих пределах каждый литр перегретой воды, превращенный в пар, производит в среднем 1500 килограммометров работы, приложенных по ободу колеса. На практике, Л. подобного устройства с резервуаром, емкостью 2 куб. м., может везти на линии протяжением 25 км, с общим подъемом 60 м., поезд весом 20 тонн. Керосиновые и бензиновые двигатели, по малому объему своему и простоте устройства применяемые с выгодой для самодвижущихся вагонов на некоторых второстепенных железных дорогах (Вена, Палермо, Бремен, Гиннекен в Голландии), употребляются также в виде Л. Машина такого локомотива состоит из вертикального цилиндра, поршень которого всасывает через впускной клапан смесь воздуха и паров (бензина) из особого испарителя и воспламенительной трубки, накаливаемой наружной лампой. Двигатель пускается в ход зажиганием лампы и поворачиванием маховика, на что требуется не более 2 — 3 минут времени. Остановить машину можно в несколько секунд, закрыв кран регулятора. Керосиновые Л. системы Демлера появились в 1892 г. на выставке в венском Пратере.
Двигатель помещен в средней части Л., причем движение осям передается посредством цепи и зубчатых колес. Запас керосина, а также вода для охлаждения в количестве, потребном для работы в течение одного дня, помещаются в резервуарах, устроенных под полами вагонов. Керосиновый Л. в 6 сил, весом для ширины пути 60 см. в 2400 кг., а для однометровой колеи — 2550 кг., может тянуть за собой на горизонтальном пути 14000 кг. Бензиновый Л. системы Демлера в 10 сил работает при помощи двух цилиндров и может ходить со скоростью до 25 км в час. При этом потребляется в час от 4 до 41/2 кг бензина. Натровые Л. с парообразователем системы Гонигманна применяются на горнозаводских жел. д., а в некоторых местах и на жел. д. второстепенного значения. На ширококолейной жел. д. Аахен-Юлих в Германии Л. системы Гонигманна, весом в ходу 45 тонн и с поверхностью нагрева котла 85 кв. м., с успехом тянул 192 тонны на подъеме в 1:65, с закруглениями до 250 м. радиуса, пройдя, согласно расписанию, 54 км. При этом превращено было в пар 650 л. воды при помощи 5 кб. м. концентрированного раствора едкого натра. Такие Л. введены были также в Америке на жел. д. Миннеаполис-Линдаль и Миннетока. Недостатки Л. Гонигманна: значительный вес, дороговизна и недолговечность медного котла и образование твердой массы при охлаждении раствора. Удобства: простота обращения с ним и полная безопасность, а также отсутствие дыма.
В настоящее время существует предположение применить Л. Гонигманна на пригородных жел. д. близ Вены.
Л. Мак-Магона с аммиачным двигателем введены в Нью-Йорке обществом Railway Ammonia Motor Company. Сжиженный аммиачный газ кипит при — 39° С и при обыкновенном давлении атмосферы; при температуре же в +127° С он развивает давление в 10,5 атм. Двигатель этот не имеет топки и отработавший в цилиндре газ не выпускается в атмосферу, а отводится в конденсатор и здесь поглощается водой, которая может принять 1700 объемов газа. Наибольшее значение, сравнительно с перечисленными выше, приобрели теперь электрические Л., которые начинают соперничать успешно с паровозами в качестве двигателей на железных дорогах с большим движением. Л. с аккумуляторами не требуют никаких особых приспособлений для пути, причем заряжение аккумуляторов производится с большой выгодой на определенных станциях при помощи постоянных паровых машин, или даже пользуясь даровой силой падения воды для приведения в движение динамомашин.
Такие Л. в виде опыта поставлены были на Парковой жел. д. во Франкфурте. Динамо-машина, получающая движение от аккумуляторов, помещена под рамой. Испытанный в 1893 г. электрический Л. с аккумуляторами, весом 19 тонн, прошел в 61/2 часов ок. 300 км., причем динамо-машины развивали работу около 62 лош. сил. Вес аккумуляторов при этом оказался в 53, 5 кг. на одну силу в час, и этот значительный мертвый вес является главным препятствием к введению электрических Л., основанных на применении аккумуляторов. Поэтому в настоящее время, применяя электрические Л. на железных дорогах, доставляют им ток непосредственно помощью протянутых вдоль линии подземных или воздушных проводов, или же особой паровой машиной производят ток на самом Л. На Сити-южной подземной ж. д. в Лондоне Л. получают ток от центральной станции через корытообразный провод, уложенный по середине между путевыми рельсами. В желобе этого изолированного провода скользят контакты, прикрепленные к Л. Обратным проводом для тока служат путевые рельсы. Электродвигатели сидят непосредственно на обеих осях Л., которые таким образом представляют собой оси электромагнитных якорей, вследствие чего избегается передача и сопряженная с ней потеря силы. Электродвигатели эти развивают по 50 лош. сил. Число оборотов их изменяется со скоростью движения поезда, так что, напр., скорости хода в 24 км. в час соответствуют 190 оборотов электродвигателей в минуту.
Наибольшая скорость хода этого Л. 40 — 42 км. в час. Вес его немногим превышает 10 тонн. Поезд составляется из Л. и 3 вагонов. Самые большие электрические Л., получающие ток от воздушного провода, работают в настоящее время на железной дороге между Балтиморой и Огайо, на участке, где имеется длинный туннель Бельт. Л., весом 96 тонн, по принятой в Америке конструкции для подвижного состава ж. д., поставлен на двух четырехколесных тележках из кованой стали. К прогонам рамы привешены две шестиполюсные динамо-машины, вращающие оси колес посредством надетой на каждую ось железной трубы, составляющей пустотелый вал якоря машины. Л. обшит железом, а будка машиниста снабжена окнами, причем в ней размещены все приборы, необходимые для управления Л. вспомогательные аппараты, имеющиеся на обыкновенных паровозах, и воздушный насос, приводимый в движение динамо-машиной и доставляющий воздух в резервуары пневматических тормозов и в свисток.
Замечательным в этих Л. является то обстоятельство, что они разнимаются, т. е. в случае надобности, вместо полного Л., можно употреблять для тяги лишь одну из тележек, обладающую половинной силой. Нормальная сила каждого двигателя 360 лош. сил, что составляет вместе 1440 сил. Каждый из них требует при нормальной работе 900 ампер и 300 вольт. Передача тока от линейного провода производится с помощью контактного башмачка, прижимаемого к проводу над крышей Л. пружиной. Нормальная скорость товарных поездов, следующих с этими Л., назначена в 24 км., но при малом составе поездов скорость может быть доведена до 80 км. в час. Полный вес товарного поезда достигает 1900 тон. Для тяги же пассажирских поездов в том же туннеле употребляются более легкие такие же электрические Л. При введении на существующей железной дороге большого протяжения Л. этого рода, заимствующих ток от наружных проводов, пришлось бы сделать значительную единовременную затрату на устройство электрической линии. Расход этот можно избегнуть применением электро-парового Л. системы Гейльмана, динамо которого приводятся в движение паровой машиной, помещенной на самом Л. Пользование таким Л. устраняет также опасность, сопряженную с присутствием электрических проводов на железной дороге со значительным движением и большим числом скрещений, стрелок и ответвлений.
Опыты, произведенные с электровозом Гейльмана на нескольких франц. железных дор., дали благоприятные результаты. Паровой двигатель Л. Гейльмана, помещенный на раме, приводит во вращение первичную динамо-машину, которая, в свою очередь, заставляет работать приемочную динамо, обхватывающую ось и заставляющую последнюю вращаться. На первый взгляд может показаться, что это тройное преобразование силы должно повлечь за собой значительную потерю работы, но на деле, как показали опыты, потеря эта вознаграждается с избытком другой, очень важной выгодой. Вследствие отсутствия механической связи между паровой машиной и колесами, двигатель этот может работать с неизменным расширением. Впуск пара не изменяется, и ему придается такой размер, который соответствует наибольшей утилизации работы пара. В обыкновенных же паровозах, для изменения усилия, передаваемого колесам, напр. при трогании с места, на подъемах и пр., изменяют впуск пара, который тогда работает при невыгодных условиях, с большей затратой его на лош. силу.
В электровозе Гейльмана движение регулируется изменением числа оборотов динамо, сообразно профилю пути и потребной скорости хода, паровая же машина продолжает работать в постоянных, наиболее выгодных для нее условиях. Выгода электропарового Л. приобретает особое значение при большой скорости движения, при которой в обыкновенном паровозе вредные сопротивления от трения, ударов и сотрясений поглощают значительную часть работы, между тем как в электровозе сопротивление езде происходит только от колес, и это сопротивление возрастает лишь медленно вместе со скоростью. Многочисленные опыты доказали, что сопротивление движению Л. Гейльмана, выражаемое числом кг. на тонну веса, составляет около половины сопротивления обыкновенного паровоза. При пробных поездках с поездами скорость движения превосходила на некоторых участках 100 км. в час, без малейших нарушений спокойного хода. В настоящее время Л. системы Гейльмана применяются в регулярном движении для тяги курьерских поездов на французской Западной ж. д. Серьезное неудобство Л. Гейльмана — это значительный вес. Самые крупные паровозы не тяжелее 97 — 100 тонн, между тем как первый Л., построенный по системе Гейльмана, весит 113 тонн.
