DR 19 1001 - экспериментальный пассажирский паровоз

Паровоз № 19 1001 — экспериментальный паровоз-экспресс Deutsche Reichsbahn.

Когда в 1930-х годах некоторые железнодорожные администрации попытались увеличить среднюю скорость экспрессов, быстро стало очевидно, что существуют технические ограничения для паровозов. Опыт показал, что для обычных паровозных двигателей, в которых мощность передается через возвратно-поступательные поршни и шатуны значительной массы, считались целесообразными частоты вращения до 400 об/мин. Выше этого предела скорости возникают серьезные проблемы с нагрузкой на приводные и соединительные пальцы, со смазкой деталей парового двигателя и  балансировкой масс возвратно-поступательных частей. Существуют также технические и конструктивные ограничения на увеличение диаметра ведущего колеса для увеличения скорости движения при сохранении той же частоты вращения двигателя. Наибольший диаметр ведущего колеса самых совершенных паровозов того времени (в Германии это касалось серий 05 и 61 ) составлял 2300 миллиметров. При больших размерах колесных пар возникают проблемы с устойчивостью и массой, а также требуется мощный котел который невозможно разместить в пределах полезного периметра транспортного средства. С 1933 года в Германии проводились исследования, среди прочего: в Борзиге на паровой моторной группе или одноосном приводе.

В 1938 году бюро технических исследований TB4 компании Henschel & Sohn в Касселе под руководством Рихарда Розена (1901–1980) и Ульриха Барске спроектировало обтекаемый паровоз с одноосным приводом и расположением осей 1’Do1’. Deutsche Reichsbahn была впечатлена представленными проектами, и компании Henschel было поручено построить испытательный образец. Датой завершения стало 40-летие со дня рождения владельца компании Оскара Роберта Хеншеля (1899–1982) 1 сентября 1939 года. По колёсной формуле и плану нумерации 1925 года локомотив имел номер 19 1001.

Благодаря использованию деталей стандартных локомотивов производившимеся в это время, проект 19 1001 уже в сентябре 1939 года был очень продвинутым. 7 августа 1940 года локомотив своим ходом преодолел первые несколько метров на площадке Хеншеля в Касселе. Через два дня локомотив, изначально оснащенный только одной паровой машиной, покинул заводские помещения. Затем последовал тест-драйв по маршруту Ханн - Мюнден. Локомотив двигался со скоростью до 80 км/ч с удовлетворительными ходовыми характеристиками. Результаты этого испытания были использованы для дальнейшей доработки привода парового двигателя. С ноября 1940 года проводились испытания и испытательные пуски всех четырех паровых машин. Для регулировки мощности паровых машин впервые был использован новый метод измерения: электронная индексация с помощью электронно-лучевого осциллографа .

Машина была представлена ​​на торжественной церемонии в Хеншеле 13 июня 1941 года и передана Deutsche Reichsbahn. 8 июля 1941 года, после завершения оставшихся работ на «Хеншеле» 19 1001 прибыл в Берлин - Грюнвальдское бюро испытаний локомотивов (LVA) .

Испытания в Управлении испытаний локомотивов и эксплуатация до 1942 г.

После первых тест - драйвов в двигателях произошли некоторые поломки, но Henschel смогла немедленно это исправить. С мая по октябрь 1942 года всего было проведено 50 испытательных запусков с целью создания диаграммы характеристик. Например, оптимальная скорость была определена с точки зрения производительности и расхода угля, которая составила 80 км/ч (для серии 05 - 60 км/ч).

Практически все испытательные пробеги локомотива прошли в диапазоне скоростей от 60 до 100 км/ч. Лишь в нескольких пробных заездах в рамках испытаний на торможение локомотив двигался со скоростью более 180 км/ч, а однажды ненадолго была достигнута максимальная скорость 186 км/ч. Однако реальные испытания вождения на высокой скорости с машиной так и не проводились. 

Во время тестовых запусков расход пара был слишком высоким. Кроме того, запуск вызвал значительные трудности. Было обнаружено, что поршневые кольца слишком плотно сидят в канавках, а значит, не оказывают уплотняющего действия. После их установки с зазором 0,2 мм паровые машины заработали нормально. Потребление пара снизилось на 12%.

При скорости движения 175 км/ч частота вращения двигателя и полуоси составляла около 750 оборотов в минуту. Следует отметить, что диаметр ведущего колеса в 1250 миллиметров был значительно меньше, чем у медленных локомотивов грузовых поездов, для которых в то время были типичны диаметр ведущих колес 1400 миллиметров. Однако из-за отсутствия в двигателе возвратно-поступательных масс плавность хода локомотива была превосходной, поэтому необходимости в большем диаметре ведущего колеса не было.

Исключительно плавный ход стал подтверждением того, что концепция привода «одноосный привод» с использованием парового двигателя идеальна для высокоскоростного транспорта. Однако эта концепция имела недостаток. При трогании с места несвязанные пары ведущих колес имели определенную тенденцию к боксованию при приложении тягового усилия около десяти тонн.

Начиная с 1942 года, локомотиву все чаще приходилось перевозить тяжелые поезда, для которых он не был предназначен. 9 июля 1942 года машина сломалась на склоне перед туннелем Дистельрасен во время испытательного пробега с 661-тонным экспрессом, следовавшим из Франкфурта в Эрфурт .

Дальнейшие испытания были проведены весной 1943 года, после чего машина была передана железнодорожному депо Гамбург - Альтона. 

В регулярном режиме локомотив перевозил составные грузы массой до 650 тонн. Он использовался с поездами в Берлин и Оснабрюк. В начале ноября 1943 года у локомотива было серьезно повреждено шарнирно-сочлененное соединение. Ремонт не удалось завершить до сентября 1944 года из-за отсутствия запасных частей. Два дня спустя машина была припаркована в Гамбурге из-за протекающего поршня, где она была повреждена в результате взрыва бомбы в октябре.

В конце войны локомотив остался под Геттингеном и был передан заводу - изготовителю по приказу американских оккупационных войск для устранения имеющихся повреждений. После завершения работ состоялся короткий тест-драйв между Касселем и Ваберном. Армия США осознавала особый характер локомотива с его инновационными технологиями и отправила 19 1001 в США и выставила его в Форт-Монро в Вирджинии с марта 1946 года.

Машина демонстрировалась на нескольких выставках в США, но так никого особо не заинтересовала. В 1951 году она стояла в Форт-Юстис, штат Вирджиния, со снятым обтекателем. В 1952 году Федеральной железной дороге Германии было предложено выкупить локомотив. Однако, поскольку необходимости в скоростных локомотивах не было, предложение было отклонено. В единственном экземпляре локомотив был бы очень дорогим в обслуживании прототипом. Поэтому машина была утилизирована на месте; заводская табличка Henschel с заводским номером 25000 осталась во владении семьи Рузен .

Конструктивные особенности

Локомотив был оборудован стержневой рамой по принципам стандартных локомотивов с толщиной бортов 70 миллиметров и 40 миллиметров в районе задней тележки. По сравнению с локомотивами с классическими двигателями он был легче из-за отсутствия поршневых сил.

Передняя ходовая и первая ведущие пары колес образовывали рулевую рейку Краусса-Гельмгольца. Комплект колес мог перемещаться вбок на 95 миллиметров в обе стороны, а первый комплект ведущих колес - на ±8 миллиметров. Остальные три комплекта ведущих колес были прочно закреплены в раме, третий получил 15-миллиметровое ослабление гребня колеса. Промежуточный мост, выполненный в виде двухосной оси, имел боковой люфт ±65 миллиметров. Пружины подвески передних ведущих и двух первых ведущих мостов, а также двух задних ведущих и ведомого мостов были соединены с компенсационными рычагами. Локомотив поддерживался на пути в четырех точках. Все осевые подшипники представляли собой сферические роликоподшипники.

Машина, спроектированная как высокоскоростной локомотив, получила обтекаемую обшивку, которая, как и у локомотивов серии 01.10 и 03.10, была урезана над центром осей в районе пар ведущих колес, для лучшего доступа для обслуживания.

Котел

Котел во многом был заимствован у 44-й серии и по своим размерам был идентичен ей. Он состоял в основном из молибденовой стали Ст 47К. В других паровозах с котлами из Ст 47К и рабочим давлением 20 атм, например 41 серии, повреждения котлов обнаруживались через короткое время, в связи с чем допустимое давление в котле было снижено до 16 атм. Для 19 1001 давление в котле осталось на уровне 20 атм, поскольку благодаря испытаниям котел можно было чаще проверять при осмотрах. 

Двигатель

Как уже говорилось, ведущие мосты не были соединены друг с другом. Каждая пара ведущих колес имела паровую машину с двумя V-образными цилиндрами двойного действия, расположенными под углом 90° и расположенными с одной стороны вне плоскости колеса. Для обеспечения равномерного распределения массы двигатели были расположены на группах ведущих колес 1 и 3 с левой стороны и на группах ведущих колес 2 и 4 с правой стороны. Двигатели были частью подрессоренной части транспортного средства и приводили в движение пары ведущих колес через шарнирные муфты Siemens Pawelka, чтобы компенсировать перемещения между парой ведущих колес и подрессоренными частями локомотива.

Шатуны поршней с направляющими крейцкопфами приводили в движение валы ведущей колесной пары через упомянутые шарнирные соединения через коленчатый вал, установленный в корпусе двигателя. Подача пара в цилиндры осуществлялась через обычные поршневые клапаны с внутренним притоком, регулируемым регулировочным эксцентриком.

Паровые машины были герметизированы маслонепроницаемо, смазывались шестеренчатым напорным насосом, рабочие поверхности поршня и салазок под паром - насосом Bosch, а все остальное (двигатель и управление) - центробежной смазкой. Все подшипники в двигателях были роликовыми, за исключением шатунных подшипников на болтах крейцкопфа. На болтах с крейцкопфом экспериментально были установлены игольчатые подшипники.

Тендер

Локомотив был сцеплен с тендером Т38 St размером 2 фута 3 дюйма. В отличие от тендеров серии 01.10 аналогичной конструкции, рассматривался вопрос увеличения запаса угля до двенадцати тонн. Это должно было, позволить использовать локомотив с поездами, курсирующими между Кельном и Берлином, без необходимости пополнять при этом запасы топлива. Затем был установлен тендер, вмещающем 12,5 тонны угля и 37,25 кубометров воды. Пустая масса составляла 34 тонны.