Глава 1-1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПАРОВОЗОВ

Ширина колеи

По ширине колеи паровозы бывают ширококолейные и узкоколейные. Широкая колея для Стран СНГ и стран Балтии имеет расстояние между головками рельсов с 1970 года 1520 мм (первоначально расстояние было принято 1524 мм для строительства железных дорог еще в царской России). В настоящее время ширина колеи не стандартизована во всем мире и разные государства применяют исторически сложившуюся в данном регионе ширину колеи. Самой распрастраненной является колея шириной 1435 мм (Именно эта ширина колеи была принята для постройки первой пассажирской железнодорожной линии в Великобритании Ливерпуль — Манчестер инженером Джорджем Стефенсоном., откуда и распрастранилась по всему миру вместе с первыми паровозами, которые заказывались у того же Стефенсона для региональных железных дорог.)

Количество цилиндров

Паровозы бывают двух-, трех- и четырехцилиндровые

Паровая машина паровоза

Паровые машины бывают — однократного расширения (простого действия) и двукратного расширения (система компаунд).

Паровая машина однократного расширения

Такую паровую машину называют еще машина простого дйствия, в ней пар высокого давления из котла поступает в цилиндр  и после хода поршня отработанный пар выбрасываеться в атмосферу (через конус в дымовой коробке для создания тяги). Частично отработанный пар может использоваться для вспомогательных нужд - подогрева воды перед закачкой в котел, подогрева воздуха для топки и др.

Паровая машина двукратного расширения системы компаунд

Паровя машина двойного расширения имеет два цилиндра, цилиндр высокого давления (меньшего диаметра) и низкого давления (большего диаметра) в которых пар работает последовательно. 
Свежий пар из котла поступает в меньший цилиндр высокого давления. Отработав там (первое расширение), пар перепускается в больший цилиндр низкого давления. Такая схема работы позволяет более полно использовать энергию пара и повысить коэффициент полезного действия двигателя. Компаунды конструктивно имели несколько вариантов:

Простой компаунд

Цилиндры высокого и низкого давления располагались с левой и с правой стороны  снаружи рамы. При такой конструкции у паровоза возникали проблемы при трогании с места. Это вынуждало создавать устройства, позволяющие использовать при трогании с места оба цилиндра под пар высокого давления, потом переходя в режим двойного расширения;

Тандем-компаунд

Цилиндры располагались последовательно на общем длинном штоке (тандем-машина). Подобную схему имели российские паровозы серий Р и П;

Кампаунд системы Воклена

Цилиндры низкого давления, расположенны над цилиндрами высокого давления (или наоборот); поршни каждой пары цилиндров жестко связаны с общим ползуном, т. е. паровоз имел только два поршневых дышла. Отработавший в задней полости цилиндра высокого давления пар поступал в переднюю полость расположенного над ним цилиндра низкого давления, а пар из передней полости цилиндра высокого давления — в заднюю полость цилиндра низкого давления.  Такую схему имели паровозы американской постройки серий В и X;

Компаунд система де Глена

Цилиндры высокого давления А располагались снаружи рамы и связывались со средней движущей осью, а цилиндры низкого давления Б распологались внутри рамы и связывались — с первой (или второй) коленчатой осью.

По такой схеме выпускались паровозы серии У, а также опытный чехословацкий паровоз 18-01.

Компаунд системы Маллета

Цилиндры высокого давления распологались на неподвижной раме, а цилиндры низкого давления — в поворотной тележке, что позволяло подводить к последним пар с давлением меньшим, чем котловое. Этим облегчались условия работы сальников паропровода, являющихся одним из самых слабых мест сочлененных паровозов. По такой схеме например выпускались российские паровозы θ (фета)

Более подробнее о компаунд-паровозах можно прочитать здесь

Тендерные и танк-паровозы

Тендерные паровозы для размещения запасов воды и топлива используют  прицепные устройства - тендеры. Использование тендеров позволяет брать больший запас воды и топлива и использовать паровоз на больших перегонах без дозаправки

Танк-паровозы тендер не используют -  вода и топливо распологаются на самом паровозе. Такая компоновка позволяет увеличить сцепной вес паровоза и существенно уменьшить габариты. Из-за того что запасы топлива  и воды, которые можно разместить на танк-паровозе невелики, такие паровозы строились для использования в маневровой службе и обслуживания на местных линиях небольшой протяженности. К недостаткам таких паровозов можно отнести то, что по мере расходования воды и топлива, сцепной вес уменьшался.

Конструктивные схемы паровозов

По конструктивным схемам паровозы можно условно разделить на несколько групп: 

Паровозы с жесткой рамой

Такую схему можно назвать классической, по этой схеме активно стороились паровозы, с начала их появления и до заката эры пара. При такой схеме ведущие колеса паровоза жестко закреплены на раме паровоза. По мере увеличения производительности котла у конструкторов появлялась необходимость реализовать появившиеся мощности, что можно было сделать повышая сцепной вес. В тоже время имелось ограничение по нагрузке на ось (ограничение по качеству ж-д пути), поэтому некоторое время развитие шло в сторону увеличения количества ведущих осей. Большое количество ведущих осей на жествой раме создавало дополнительные трудности при эксплуатации таких локомотивов. Они плохо вписывались в изгибы пути малых диаметров и не могли нормально проходить стрелочные переводы. Частично это решалось некоторыми ухищрениями: внутренние ведущие колеса делались бесфланцевые (гладкое колесо или "слепые"), подшипники ведущих колес позволяли осям двигаться в небольшом диапозоне в горизонтальной плоскости. В период с 1926 по 1930 годы фирмой ALCO были построены паровозы Union Pacific Railroad 9000- й серии имеющие самую большую в мире базу ведущих колес (шесть ведущих осей). 

 

 

 Во время проектирования третья и четвертая ведущие оси были запланированы как «слепые» (бесфланцевые), чтобы улучшить управляемость на кривой, но устройства бокового перемещения ALCO на первой и шестой осях (которые позволяли осям скользить на два дюйма в сторону ) сделало это ненужным. Было произведено 88 единиц которые активно эксплуатировались.

Но судьба его сложилась неудачно. В 1935 г. локомотив совершил несколько поездок, при которых обнаружился ряд конструктивных недостатков; кроме того, этот паровоз расстраивал пути, сходил с рельсов на стрелках, не помещался на повортных кругах и в стойлах депо. Эксплуатация его в связи с этим вскоре была прекращена. 

Сочлененные паровозы

Паровоз системы Маллета

По этой схеме движущие колёсные пары разделяются на две, обычно равные, группы.  Одна часть движущих осей расположена на подвижной (поворотной) тележке, а другая группа движущих осей установлена на жесткой раме паровоза. Впервые такая система была предложена швейцарским инженером Анатолем Маллетом, в честь которого и получила своё название.

На построенных по такой схеме паровозах первоначально устанавливались паровые машины двойного расширения. Ведущие колеса установленные на жесткой раме паровоза приводились в движение цилиндрами высокого давления, а на подвижной тележке устанавливались цилиндры низкого давления. Это позволяло подводить к последним пар с давлением меньшим, чем котловое. Этим облегчались условия работы сальников паропровода, являющихся одним из самых слабых мест сочлененных паровозов. 

Ложный Маллет

Вообще принято, системой Маллета называть паровозы, на которых применяется машина-компаунд, однако зачастую Маллетом называют и паровозы, у которых первая группа движущих осей также расположена на поворотной тележке, но паровая машина при этом простая, то есть с однократным расширением. Такая система получила неофициальное название «ложный Маллет».

Ярким представителем такой конструкции являеться паровоз  Union Pacific 4000 (больше известный как BIG BOY) выпускавшийся фирмой  ALCO в 1941-1944 годах.

Паровоз системы Гарратт 

Тип сочленённого паровоза, при котором паровые машины располагаются на двух отдельных тележках, на них же размещаются ёмкости для воды и топлива. Основная рама паровоза (рама-мост) на которой находится паровой котёл и кабина машиниста опираются на эти тележки через шкворни. Впервые данная система была предложена английским инженером Гарраттом (англ. Herbert William Garratt, 1864—1913). На паровозе такой конструкции можно установить колосниковую решётку большей ширины, а следовательно и площади, такой паровоз легко вписываеться в кривые. Недостатком такого паровоза являеться изменение сцепного веса при расходе воды и топлива, этот недостаток частично компенсировался прицепным тендером-цистерной в которой возилась вода, которая перекачивалась в емкости расположенные непосредственно на паровозе по мере их расходования.  Также такой паровоз имеет длинные паропроводы от котла к машинам, что приводило к большим потерям тепла.

Паровозы такой системы получили наибольшее распространение на  железных дорогах с теплым климатом в странах Африки, а также в  Австралии. Также несколько паровозов этой системы эксплуатировались на железных дорогах Южной Америки.

Паровоз система Мейера

Такая схема предложена французским инженером Жан-Жака Мейера (Jean Jacques Meyer), в 1861 г. Паровоз, чаще всего танковый, устанавливается на две тележки с ведущими колесами. К преимуществам такой конструкции можно отнести легкое вписыванеи в кривые такого локомотива. Малая длина паропроводов позволяет снизить теплопотери. Основным недостатком являеться то, что одна из тележек находится под топкой, что не позволяет устанавливать мощную топку и соответственно мощный котел.

 Осевая формула паровоза

Паровозы имеют движущие (сцепные), а также бегунковые и поддерживающие колесные пары. В зависимости от количества движущих, бегунковых и поддерживающих колесных пар паровозы разделяются на типы по осевой формуле.

ОСЕВАЯ ФОРМУЛА - условное обозначение типа локомотива с указанием рода, числа и расположения его осей. Первая цифра формулы означает число передних поддерживающих осей, вторая — число движущих (сцепных) и третья — число задних поддерживающих осей. Цифры эти отделяются черточками. При отсутствии передних или задних поддерживающих осей ставится цифра 0. Напр.: паровоз серии ИС с четырьмя движущими осями, одной поддерживающей осью впереди и двумя поддерживающими сзади обозначается 1-4-2. Сочлененные паровозы (сист. Маллета, Ферли, Гаррата и пр.) с двумя самостоятельными тележками и двумя независимыми движущими механизмами на них сохраняют ту же систему обозначений по каждой независимой группе осей, но с добавлением знака плюс между обозначениями каждой из групп. Напр.: паровоз Маллета серии ?чб с двумя группами осей по 3 движущие (без поддерживающих) в каждой группе обозначается 0-3-0+0-3-0. Во Франции принято обозначать типы локомотивов как и в СССР (по количеству осей). В США и Англии осевая формула составляется подобным же образом, но вместо числа осей ставится число колес. В этом случае формулу правильно называть колесной формулой. В Германии осевая формула составляется таким образом: число движущих (сцепных) осей обозначается заглавной буквой немецкого алфавита, причем буква А означает 1 движущую ось, В — 2 движущие оси, С—3, D — 4, Е — 5 и т. д. Слева от буквы ставится число передних поддерживающих осей, справа — число задних. При отсутствии поддерживающих осей нули, разделяющие черточки и знаки плюс также не ставятся. При такой системе обозначения паровоз ИС 1-4-2 был бы обозначен 1D2.

Название паровоза

Партия построенных одинаковых паровозов называется серией. Для различия отдельных серий паровозов в царской России и СССР было принято присваивать им буквенные обозначения русского алфавита, которые обычно даются по наименованию завода, разработавшего данный паровоз, по имени конструктора, спроектировавшего его, а иногда серию паровоза обозначают свободной буквой алфавита. Например, паровоз серии С разработан Сормовским заводом, паровоз серии К — Коломенским заводом, паровоз серии Б — Брянским заводом, паровоз серии Л обозначен так по имени его конструктора—Лебедянского. Серия модернизированного паровоза Л обозначена двумя буквами- ЛВ (Ворошиловградский).

Некоторым сериям паровозов, построенным в советское время, присвоены обозначения из двух букв по имени и фамилии руководителей партии и правительства: ФД — Феликс Дзержинский, СО — Серго Орджоникидзе.

Многие серии паровозов имеют еще дополнительные обозначения к основной букве (индексы), например: Су — усиленный, Эм — модернизированный, СОм — с механическим углеподатчиком и т. д.

На некоторых паровозах изменение конструкции отмечено цифрой, поставленной рядом с серией и обозначающей нагрузку от движущей оси на рельсы, например: ФД20 — нагрузка от оси на рельсы 20 тс, ФД21 - нагрузка 21 тс; С017, С018 и С019 — с соответствующими этим цифрам нагрузками от оси на рельсы.

В Великобритании существовала довольно трогательная традиция, каждому паровозу присваивать имя собственное. Например название паровоза LMS Coronation Class № 6229 DUCHESS OF HAMILTON следует читать так: LMS - название железнодорожной компании; Coronation Class - серия; № 6229 - номер; DUCHESS OF HAMILTON - имя собственное "Герцогиня Гамильтон"