Đầu máy tuabin khí – Wikipedia

UP 18, một đầu máy tuabin khí-điện được bảo quản tại Bảo tàng Đường sắt Illinois

Đầu máy tuabin khí là một loại đầu máy xe lửa trong đó động cơ chính là tuabin khí. Một số loại đầu máy tuabin khí đã được phát triển, khác nhau chủ yếu ở phương tiện truyền tải năng lượng cơ học đến các bánh xe lái xe (người lái xe). Một tàu tuabin khí thường bao gồm hai chiếc xe điện (một ở mỗi đầu tàu) và một hoặc nhiều xe chở khách trung gian.

Tua bin khí cung cấp một số lợi thế so với động cơ piston. Có ít bộ phận chuyển động, giảm nhu cầu bôi trơn và có khả năng giảm chi phí bảo trì, và tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao hơn nhiều. Một tuabin có công suất đầu ra nhất định cũng nhỏ hơn về mặt vật lý so với động cơ pít-tông mạnh tương đương, cho phép đầu máy rất mạnh mà không quá lớn.

Tuy nhiên, cả công suất và hiệu suất của tuabin đều giảm đáng kể với tốc độ quay, không giống như động cơ pít-tông, có đường cong công suất tương đối bằng phẳng. Điều này làm cho các hệ thống GTEL hữu ích chủ yếu cho các chuyến chạy tốc độ cao đường dài. Các vấn đề khác với đầu máy xe lửa chạy bằng khí bao gồm chúng rất ồn [1][2] và chúng tạo ra khí thải cực kỳ nóng đến nỗi, nếu đầu máy được đặt dưới một cầu vượt được lát bằng nhựa đường, nó có thể làm tan chảy nhựa đường. [3]

Không giống như động cơ hơi nước, động cơ đốt trong đòi hỏi một hệ truyền động để cung cấp năng lượng cho các bánh xe. Động cơ phải được phép tiếp tục chạy khi dừng đầu máy.

Những phát triển ban đầu [ chỉnh sửa ]

Một đầu máy tuabin khí được cấp bằng sáng chế vào năm 1861 bởi Marc Antoine Francois Mennons (bằng sáng chế của Anh số 1633). hiển thị một đầu máy của sự sắp xếp bánh xe 0-4-2 với vỏ hình trụ giống như nồi hơi. Ở phía trước của vỏ là máy nén, mà Mennons gọi là máy thở. Điều này cung cấp không khí cho một hộp cứu hỏa và khí nóng từ hộp cứu hỏa điều khiển một tuabin ở phía sau vỏ. Khí thải từ tuabin sau đó đi về phía trước qua các ống dẫn để làm nóng không khí đi vào. Tua bin điều khiển máy nén thông qua bánh răng và trục ngoài. Có thêm bánh răng cho một trục chân vịt dẫn động các bánh xe thông qua các thanh bên. Nhiên liệu là rắn (có lẽ là than, than cốc hoặc gỗ) và có một hầm chứa nhiên liệu ở phía sau. Không có bằng chứng cho thấy đầu máy đã thực sự được chế tạo nhưng thiết kế bao gồm các tính năng thiết yếu của đầu máy tuabin khí được chế tạo trong thế kỷ 20, bao gồm máy nén, buồng đốt, tua bin và lò sưởi không khí.

Công việc dẫn đến sự xuất hiện của đầu máy tuabin khí bắt đầu ở Pháp và Thụy Điển vào những năm 1920 nhưng đầu máy đầu tiên không xuất hiện cho đến năm 1940. Tiêu thụ nhiên liệu cao là yếu tố chính làm suy giảm đầu máy tuabin khí thông thường và sử dụng động cơ pít-tông làm máy phát khí có thể sẽ tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn so với máy nén kiểu tuabin, đặc biệt là khi chạy ở mức dưới tải đầy.

Một tùy chọn là máy hai trục, có tua bin riêng để điều khiển máy nén và trục đầu ra. Một cách khác là sử dụng một máy tạo khí riêng biệt, có thể là loại quay hoặc piston.

Tua bin khí-cơ khí [ chỉnh sửa ]

Đầu máy cơ khí tua-bin khí, sử dụng bộ truyền cơ khí để cung cấp năng lượng của tuabin khí cho các bánh xe. Do sự khác biệt về tốc độ của chúng, đây là một thách thức về mặt kỹ thuật và do đó, một bộ truyền cơ học đã không xuất hiện cho đến mười năm sau khi truyền điện đầu tiên.

Pháp [ chỉnh sửa ]

Sơ đồ động cơ pít-tông tự do làm máy phát khí cho tuabin khí

Đầu máy cơ khí tua-bin khí đầu tiên trên thế giới, Loại 040 -GA-1 của 1.000 mã lực được chế tạo bởi Renault vào năm 1952 và có động cơ pít-tông tự do Pescara làm máy phát khí. Nó được theo sau bởi hai đầu máy xe lửa khác, Class 060-GA-1 của 2.400 hp vào năm 1959 [619090] [5]

Máy tạo khí Pescara trong 040-GA-1 bao gồm một máy ngang, đơn xi lanh, động cơ diesel hai thì với piston phản đối. Nó không có trục khuỷu và các pít-tông được trả lại sau mỗi lần đột quỵ bằng cách nén và giãn nở không khí trong một xi lanh riêng. Khí thải từ động cơ diesel chạy bằng tua-bin khí dẫn động các bánh xe thông qua hộp số hai tốc độ và trục chân vịt. [6] Động cơ pít-tông tự do được cấp bằng sáng chế vào năm 1934 bởi Raul Pateras Pescara.

Một số đầu máy tương tự đã được chế tạo tại Liên Xô bởi Kharkov Đầu máy xe lửa. [7]

Thụy Điển [ chỉnh sửa ]

Đầu máy khí đốt điện được chế tạo bởi Gotaverken. Nó có một động cơ diesel hai thì thẳng đứng, năm xi-lanh với các pít-tông trái ngược. Có một trục khuỷu duy nhất được kết nối với cả piston trên và dưới. Khí thải từ động cơ diesel cung cấp cho tuabin khí dẫn động các bánh xe thông qua giảm tốc, trục jack và thanh bên.

Tiệp Khắc [ chỉnh sửa ]

Sức mạnh tuabin được xem xét cho lực kéo đường sắt ở Tiệp Khắc cũ. Hai nguyên mẫu chạy bằng tuabin đã được chế tạo, được chỉ định là TL 659.001 và .002, với sự sắp xếp bánh xe C-C, tuabin chính 3200 mã lực (2,4 MW), tuabin trợ giúp và động cơ diesel trợ giúp Tatra 111.

Nguyên mẫu đầu tiên được hoàn thành vào tháng 2 năm 1958 và dự kiến ​​sẽ được trưng bày tại Expo '58. Điều này đã bị hủy bỏ, vì nó không sẵn sàng kịp thời. Các thử nghiệm ngoài nhà máy đầu tiên được thực hiện vào tháng 3 năm 1959 trên dòng PlzeňTHER ChebTHER Sokolov. Vào ngày 15 tháng 5 năm 1959, nguyên mẫu đầu tiên đã kéo đoàn tàu nặng nhất của nó, 6486 tấn, nhưng tuabin đã bốc cháy chỉ một ngày sau đó. Động cơ không bao giờ được khôi phục và cuối cùng bị loại bỏ.

Nguyên mẫu thứ hai được chế tạo với những bài học rút ra từ nguyên mẫu đầu tiên. Nó rời nhà máy vào tháng 3 năm 1960 và là đầu máy tuabin duy nhất vượt qua các bài kiểm tra cho dịch vụ thường xuyên trên đường ray của ČSD trước đây. Động cơ này đã được thử gần Kolín và Plzeň với kết quả hỗn hợp. Động cơ này đã được đưa ra khỏi dịch vụ vào tháng 4 năm 1966 và được bán cho Đại học Žilina như một công cụ giáo dục. Đầu máy đã bị loại bỏ một thời gian sau đó.

Mặc dù các thí nghiệm này có kết quả hỗn hợp, chúng là những đầu máy mạnh nhất với hệ thống truyền động cơ học hoàn toàn trên thế giới và do đó cũng là đầu máy xe lửa độc lập mạnh nhất ở Tiệp Khắc.

Vương quốc Anh [ chỉnh sửa ]

Đường sắt Anh GT3 là một cỗ máy đơn giản bao gồm chủ yếu là tuabin khí đốt dầu tiêu chuẩn gắn trên khung đầu máy hơi nước tiêu chuẩn, được chế tạo như một máy trình diễn bởi English Electric vào năm 1961. Sự đơn giản gần như thô sơ của nó cho phép nó tránh được nhiều sự không đáng tin cậy đã gây khó khăn cho các GTEL thử nghiệm 18000 và 18100 phức tạp trong những năm trước, nhưng nó vẫn không thể cạnh tranh được với lực kéo thông thường và bị loại bỏ.

Ví dụ [ chỉnh sửa ]

Ví dụ về đầu máy cơ khí tua-bin khí:

  • 1933 Nydqvist và Holm, 1-B-1, Thụy Điển
  • 1952 Davenport-Bessler Corp, 1-B-1, Hoa Kỳ, 300 hp (220 kW) (được thiết kế bởi R. Tom Sawyer) [19659039] 1951 Renault, Pháp, BB, 1.000 mã lực (750 mã lực)
  • 1954 Gotaverken, Thụy Điển, 1-C-1, 1.300 mã lực (970 mã lực)
  • 1958 Renault, Pháp, CC, 2.000 mã lực (1.500 kW)
  • 1958 koda, CC, Tiệp Khắc, 3.200 hp (2.400 kW)
  • 1959 British Rail GT3, 2-C-0, 2.700 hp (2.000 kW)

Tua bin khí-điện chỉnh sửa ]

Sơ đồ đầu máy tuabin khí-điện.

Đầu máy chạy bằng tua-bin khí (GTEL) là đầu máy sử dụng tua-bin khí để chạy máy phát điện hoặc máy phát điện xoay chiều. Do đó, dòng điện được sản xuất được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ kéo. Loại đầu máy này đã được thử nghiệm lần đầu tiên trong Chiến tranh thế giới thứ hai, nhưng đã đạt đến đỉnh cao vào những năm 1950 đến 1960. Rất ít đầu máy sử dụng hệ thống này ngày nay.

GTEL sử dụng hệ thống truyền động bằng điện trong đó động cơ tua-bin điều khiển máy phát điện hoặc máy phát điện xoay chiều thông qua hệ thống bánh răng. Năng lượng điện được phân phối để cung cấp năng lượng cho các động cơ kéo dẫn động đầu máy. Về mặt tổng thể, hệ thống này rất giống với động cơ diesel thông thường, với động cơ diesel lớn được thay thế bằng một tuabin khí nhỏ hơn có công suất tương tự.

Union Pacific vận hành đội tàu đầu máy lớn nhất của bất kỳ tuyến đường sắt nào trên thế giới và là tuyến đường sắt duy nhất sử dụng chúng để vận chuyển hàng hóa. Hầu hết các GTEL khác đã được chế tạo cho các chuyến tàu chở khách nhỏ và chỉ một số ít thấy bất kỳ thành công thực sự nào trong vai trò đó. Với sự gia tăng chi phí nhiên liệu (cuối cùng dẫn đến cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973), đầu máy tuabin khí trở nên không kinh tế để vận hành, và nhiều chiếc đã được đưa ra khỏi dịch vụ. Ngoài ra, đầu máy của Union Pacific đòi hỏi phải bảo trì nhiều hơn dự đoán ban đầu, do sự tắc nghẽn của các cánh tuabin bởi dầu Bunker C được sử dụng làm nhiên liệu.

Thụy Sĩ [ chỉnh sửa ]

1942 ảnh công khai của Am 4/6 số 1101

Năm 1939, Đường sắt Liên bang Thụy Sĩ đã đặt mua một chiếc GTEL với 1.620 mã lực (2.170 mã lực) công suất động cơ tối đa từ Brown Boveri. Nó được hoàn thành vào năm 1941, và sau đó trải qua thử nghiệm trước khi vào dịch vụ thường xuyên. Am 4/6 là đầu máy tua-bin khí-điện đầu tiên trên thế giới. Nó được dự định chủ yếu để làm việc nhẹ, nhanh, tàu chở khách trên các tuyến đường thường xử lý lưu lượng không đủ để biện minh cho điện khí hóa.

Vương quốc Anh [ chỉnh sửa ]

Hai đầu máy tuabin khí có thiết kế khác nhau, 18000 và 18100, được đặt hàng bởi Đường sắt Great Western nhưng đã hoàn thành cho Đường sắt Anh mới được quốc hữu hóa.

18000 được Brown Boveri chế tạo và giao vào năm 1949. Đó là GTEL 1840 mã lực (2470 mã lực), được đặt hàng bởi GWR và được sử dụng cho các dịch vụ chở khách tốc hành.

18100 được chế tạo bởi Metropolitan-Vickers và được giao vào năm 1951. Nó có một tuabin khí loại máy bay có công suất 2,2 MW (3.000 mã lực). Tốc độ tối đa là 90 dặm một giờ (140 km / h). [8] [19659003] Một đầu máy thứ ba, GT3, được xây dựng vào năm 1961. Mặc dù được xây dựng bởi Anh Electric, người đã đi tiên phong trong truyền tải điện với Đầu máy xe lửa LMS 10000, cái này sử dụng hệ truyền động cơ-tua-bin. [9]

Đường sắt APT-E của Anh, nguyên mẫu của Tàu chở khách tiên tiến, chạy bằng tua-bin. Giống như TGV của Pháp, các mô hình sau này là điện. Sự lựa chọn này được đưa ra bởi vì British Leyland, nhà cung cấp tua-bin, đã ngừng sản xuất mô hình được sử dụng trong APT-E. [ cần trích dẫn ]

Hoa Kỳ [ chỉnh sửa ]

ALCO-GE đã chế tạo một đầu máy chạy bằng khí đốt chạy bằng dầu nguyên mẫu vào năm 1948. Sau khi trình diễn, nó đã được Union Pacific mua lại, người đang tìm kiếm một sự thay thế mạnh mẽ hơn cho động cơ diesel cho các chuyến tàu xuyên lục địa. [10]

Union Pacific điều hành một đội tàu đầu máy vận chuyển hàng hóa chạy bằng tua-bin lớn bắt đầu từ đầu những năm 1950. Chúng được sử dụng rộng rãi trên các tuyến đường dài và có hiệu quả về mặt chi phí mặc dù nền kinh tế nhiên liệu kém, do sử dụng nhiên liệu "còn sót lại" từ ngành công nghiệp dầu khí. Ở độ cao của họ, đường sắt ước tính rằng họ cung cấp khoảng 10% các chuyến tàu chở hàng của Union Pacific, sử dụng rộng rãi hơn bất kỳ ví dụ nào khác của hạng này. Vì các ứng dụng khác đã được tìm thấy cho các sản phẩm phụ dầu mỏ nặng hơn, đáng chú ý là nhựa, chi phí nhiên liệu Bunker C tăng cho đến khi các thiết bị trở nên quá đắt để vận hành và chúng đã ngừng hoạt động vào năm 1969.

Vào tháng 4 năm 1950, Westinghouse đã hoàn thành đầu máy tua-bin 4.000 hp (3.000 kW) thử nghiệm, # 4000, được gọi là Blue Goose với sự sắp xếp bánh xe B-B-B-B. Các đầu máy sử dụng hai 2.000 hp (1.500 kW) động cơ tuabin, được trang bị cho hệ thống sưởi tàu chở khách với một máy phát điện hơi nước mà sử dụng nhiệt thải chất thải của tuabin tay phải, và được hướng cho 100 dặm mỗi giờ (160 km / h) Trong khi nó đã được chứng minh thành công trong cả dịch vụ vận chuyển hàng hóa và hành khách trên PRR, MKT và CNW, không có đơn đặt hàng sản xuất nào được thực hiện và nó đã bị loại bỏ vào năm 1953. [11]

Một chiếc Turboliner RTG tại Union Station ở St. Louis vào những năm 1970

Trong những năm 1960, United Airplane đã chế tạo tàu chở khách Turbo, được thử nghiệm bởi Đường sắt Pennsylvania và sau đó được sử dụng bởi Amtrak và Via Rail. Via vẫn còn hoạt động vào những năm 1980 và có thành tích bảo trì tuyệt vời trong giai đoạn này, nhưng cuối cùng đã được thay thế bởi Trung tâm Học liệu năm 1982. Amtrak đã mua hai loại tàu chạy bằng tua-bin khác nhau, cả hai đều được gọi là Turboliners. Các bộ loại đầu tiên có ngoại hình tương tự T 2000 Turbotrain của SNCF, mặc dù việc tuân thủ các quy định an toàn của FRA khiến chúng nặng hơn và chậm hơn so với các đoàn tàu Pháp. Không có Turboliners loại đầu tiên nào còn hoạt động. Amtrak cũng đã thêm một số Rohr Turboliners (hoặc RTL) có tên tương tự vào danh sách của mình. Đã có kế hoạch xây dựng lại chúng dưới dạng RTL III, nhưng chương trình đã bị hủy và các đơn vị đang được bán hoặc loại bỏ.

Năm 1966, Đường sắt Long Island đã thử nghiệm một toa tàu tuabin khí thử nghiệm (số GT-1) được cung cấp bởi hai động cơ tua-bin Garrett. Chiếc xe này được thiết kế dựa trên thiết kế của Budd Pioneer III, với hệ truyền động tương tự như RDCs thời những năm 1950 của Budd. Chiếc xe sau đó đã được sửa đổi (dưới dạng GT-2) để thêm khả năng chạy trên đường ray điện thứ ba. [12] [13] [19659003] Vào năm 1977, LIRR đã thử nghiệm thêm tám đường ray chế độ kép tuabin điện / điện, trong một thí nghiệm được tài trợ bởi USDOT. Bốn trong số những chiếc xe này có hệ truyền động do GE thiết kế, trong khi bốn chiếc còn lại có hệ truyền động được thiết kế bởi Garrett (bốn chiếc xe khác đã được đặt hàng với hệ truyền động GM / Allison, nhưng đã bị hủy) . Những chiếc xe này tương tự như những chiếc xe M1 EMU của LIRR về ngoại hình, với việc bổ sung các giếng bước để tải từ các nền tảng cấp thấp. Những chiếc xe bị tiết kiệm nhiên liệu và các vấn đề cơ học, và đã bị rút khỏi dịch vụ sau một thời gian ngắn. Bốn chiếc xe chạy bằng GE đã được chuyển đổi thành M1 EMU và những chiếc xe Garrett đã bị loại bỏ. [14]

Đầu máy JetTrain thử nghiệm của Bombardier đã đi thăm Bắc Mỹ trong một nỗ lực đầu năm 2000 để nâng cao hồ sơ công nghệ của công nghệ.

Năm 1997 (FRA) đã thu hút các đề xuất để phát triển đầu máy xe lửa tốc độ cao cho các tuyến đường bên ngoài Hành lang Đông Bắc nơi điện khí hóa không kinh tế. Bombardier Ltd, tại Plattsburg, nhà máy N.Y. nơi Acela được sản xuất, đã phát triển một nguyên mẫu (JetTrain) kết hợp một tuabin khí Pr100 & Whitney Canada PW100 và một động cơ diesel với một hộp số duy nhất cung cấp bốn động cơ kéo giống hệt với Acela. Động cơ diesel cung cấp năng lượng đầu cuối và lực kéo tốc độ thấp, với tuabin không được khởi động cho đến khi rời khỏi trạm. Nguyên mẫu được hoàn thành vào tháng 6 năm 2000, và thử nghiệm an toàn đã được thực hiện tại Pueblo của FRA, theo dõi kiểm tra CO bắt đầu vào mùa hè năm 2001. Một tốc độ tối đa 156 dặm một giờ (251 km / h) đã đạt được. Nguyên mẫu sau đó được thực hiện trong một chuyến tham quan các trang web tiềm năng cho dịch vụ tốc độ cao, nhưng chưa có dịch vụ nào bắt đầu.

Nga [ chỉnh sửa ]

Hai loại đầu máy tuabin khí-điện đã trải qua thử nghiệm ở Liên Xô. GTEL vận chuyển hàng hóa G1-01 được dự định bao gồm hai đầu máy của sự sắp xếp bánh xe C-C, nhưng chỉ có một phần được chế tạo. Chương trình thử nghiệm bắt đầu vào năm 1959 và kéo dài vào đầu những năm 1970. GP1 là một thiết kế tương tự, cũng với sự sắp xếp bánh xe C-C, được giới thiệu vào năm 1964. Hai chiếc được chế tạo, GP1-0001 và GP1-0002, cũng được sử dụng trong dịch vụ thông thường. Cả hai loại đều có công suất tối đa 2.600 mã lực (3.500 mã lực).

Năm 2006, Đường sắt Nga đã giới thiệu bộ chuyển đổi GEM-10 GTEL. Công suất tối đa của tuabin là 1.000 mã lực (1.300 mã lực) và nó chạy bằng khí tự nhiên hóa lỏng. GEM-10 có bố trí bánh xe C-C. TGEM10-0001 là bộ chuyển đổi hai đơn vị (bò-bê) GTEL, với sự sắp xếp bánh xe B-B + B-B, và sử dụng cùng một tuabin và nhiên liệu như GEM-10.

GTEL vận chuyển GT1-001, được giới thiệu vào năm 2007, chạy bằng khí tự nhiên hóa lỏng và có công suất tối đa 8.300 mã lực (11.100 mã lực). [15] Đầu máy có bố trí bánh xe BB-B + BBB, và lên đến ba GT1 có thể được ghép nối. Vào ngày 23 tháng 1 năm 2009, đầu máy đã thực hiện một cuộc chạy thử với một chiếc xe lửa 159 có trọng lượng 15.000 tấn (dài 14.800 tấn; 16.500 tấn ngắn). Các cuộc thử nghiệm chuyên chở nặng hơn đã được tiến hành vào tháng 12 năm 2010 [16] Trong một cuộc thử nghiệm được tiến hành vào tháng 9 năm 2011, đầu máy đã kéo 170 chiếc xe chở hàng nặng 16.000 tấn (15.700 tấn dài; 17.600 tấn ngắn). [17]

Canada chỉnh sửa ]

Tàu Turbo tại Kingston, Ontario, Canada

Đường sắt quốc gia Canada (CN) là một trong những nhà khai thác của Turbo, được chuyển qua Via Rail. Họ hoạt động trên tuyến đường chính Toronto-Montreal trong khoảng thời gian từ năm 1968 đến 1982, khi họ được thay thế bởi Trung tâm Học liệu.

Năm 2002, Bombardier Transport đã công bố ra mắt JetTrain, một bộ tàu tốc độ cao bao gồm các toa xe nghiêng và đầu máy chạy bằng động cơ tua-bin Pratt & Whitney. Các đề xuất đã được thực hiện để sử dụng các chuyến tàu cho Quebec City-Windsor, Orlando-Miami, và ở Alberta, Texas, Nevada và Vương quốc Anh. Một nguyên mẫu đã được chế tạo và thử nghiệm, nhưng chưa có JetTrains nào được bán cho dịch vụ. Tuy nhiên, không có bất kỳ đề xuất nào trong số những đề xuất này và về cơ bản JetTrain biến mất, được thay thế bởi dòng Bombardier Zefiro của tàu cao tốc chạy bằng năng lượng cao và tốc độ rất cao. JetTrain không còn xuất hiện trên bất kỳ trang web hoặc tài liệu quảng cáo hiện tại nào của Bombardier, mặc dù nó vẫn có thể được tìm thấy trên các trang web cũ mang logo Canadair.

Pháp [ chỉnh sửa ]

Nguyên mẫu đầu tiên của TGV, TGV 001, được cung cấp bởi một tuabin khí, nhưng giá dầu dốc đã thúc đẩy sự thay đổi đối với các đường dây điện trên không. Tuy nhiên, hai lớp lớn của đường ray xe lửa chạy bằng tua-bin khí được xây dựng vào đầu những năm 1970 (ETG và RTG) và được sử dụng rộng rãi cho đến khoảng năm 2000.

SNCF (Đường sắt Quốc gia Pháp) đã sử dụng một số tàu tuabin khí, được gọi là Turbotrain, trong lãnh thổ không nhiễm điện. Chúng thường bao gồm một chiếc xe điện ở mỗi đầu với ba chiếc xe giữa chúng. Turbotrain đã được sử dụng cho đến năm 2005. Sau khi nghỉ hưu, 4 bộ đã được bán để sử dụng tiếp ở Iran.

Bắn than [ chỉnh sửa ]

Trong những năm 1940 và 1950, ở cả Mỹ và Anh, nhằm mục đích xây dựng đầu máy tuabin khí có thể chạy bằng than nghiền. Vấn đề chính là để tránh xói mòn các cánh tuabin bởi các hạt tro. Chỉ có một ví dụ hoạt động được biết là đã được sản xuất và nó đã bị xóa vì thất bại sau khi thử nghiệm. Các nguồn thông tin sau đây là Robertson [18] và Sampson. động cơ để sử dụng đầu máy, với bụi than chứ không phải dầu hỏa làm nhiên liệu. Vào tháng 12 năm 1946, Union Pacific đã cung cấp đầu máy xe lửa M-10002 đã nghỉ hưu của họ cho dự án. Dự án đã bị hủy bỏ vào cuối năm 1947 và không có bằng chứng rõ ràng nào cho thấy đầu máy được cung cấp cho thí nghiệm đã thực sự di chuyển dưới năng lượng tuabin khí hoặc thậm chí đã được cài đặt. [20] Chi tiết về nghiên cứu đã được chuyển đến London, Midland của Anh và Đường sắt Scotland. Sau khi giá nhiên liệu tăng làm cho GTELS chạy bằng dầu của họ không kinh tế, UP đã thử nghiệm hồi sinh ý tưởng tuabin khí đốt than vào đầu những năm 1960, sản xuất một nguyên mẫu than GTEL vào tháng 10 năm 1962. Các vấn đề về tắc nghẽn và xói mòn lưỡi là rất nghiêm trọng. Dự án đã được tuyên bố là một sự thất bại sau 20 tháng, trong thời gian đó các đầu máy chạy dưới 10.000 dặm.

Vương quốc Anh [ chỉnh sửa ]

Vào ngày 23 tháng 12 năm 1952, Bộ Nhiên liệu và Điện lực Anh đã đặt hàng một đầu máy tuabin khí đốt bằng than được sử dụng trên Đường sắt Anh. Đầu máy sẽ được chế tạo bởi Công ty Đầu máy Bắc Anh và tuabin sẽ được cung cấp bởi C. A. Parsons và Company.

Theo Sampson, kế hoạch là sử dụng hệ thống sưởi gián tiếp. Than nghiền thành bột sẽ được đốt trong buồng đốt và khí nóng được truyền tới bộ trao đổi nhiệt. Ở đây, nhiệt sẽ được truyền đến một khối khí nén riêng biệt cung cấp năng lượng cho tuabin. Về cơ bản, nó sẽ là một động cơ không khí nóng sử dụng tuabin thay vì piston.

Robertson cho thấy một sơ đồ xác nhận thông tin của Sampson nhưng cũng đề cập đến các vấn đề xói mòn các cánh tuabin bằng tro. Điều này là lạ bởi vì, với một bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống thông thường, sẽ không có nguy cơ tro đi vào mạch tuabin.

Chu kỳ làm việc

Có hai mạch riêng biệt, nhưng được liên kết – mạch đốt và mạch tuabin.

  1. Mạch đốt. Than nghiền và không khí được trộn và đốt trong buồng đốt và khí nóng được truyền đến bộ trao đổi nhiệt nơi nhiệt được truyền đến khí nén trong mạch tuabin. Sau khi rời bộ trao đổi nhiệt, các khí đốt đi vào nồi hơi để tạo ra hơi nước để sưởi ấm cho tàu hỏa.
  2. Mạch tuabin. Không khí vào máy nén và được nén. Khí nén được truyền đến bộ trao đổi nhiệt nơi nó được đốt nóng bởi khí đốt. Khí nén được làm nóng đã lái hai tuabin – một để lái máy nén khí và một để cung cấp năng lượng cho đầu máy. Khí thải tuabin (là không khí nóng) sau đó đi vào buồng đốt để hỗ trợ quá trình đốt cháy.

Đặc điểm kỹ thuật

Đầu máy không bao giờ được chế tạo nhưng thông số kỹ thuật như sau:

  • Sắp xếp bánh xe: C-C, sau đổi thành 1A1A-A1A1
  • Mã lực: 1.800, sau giảm xuống 1.500
  • Trọng lượng: 117 tấn, sau tăng lên 150 tấn

Sản lượng dự kiến ​​là:

  • Nỗ lực tích cực,
    • 30.000 lbf (130 kN) ở tốc độ 72 dặm / giờ (116 km / giờ)
    • 45.000 lbf (200 kN) ở tốc độ 50 dặm / giờ (80 km / giờ)
  • Hiệu suất nhiệt,
    • 10% khi tải 1/10
    • 16% khi tải một nửa
    • 19% khi đầy tải

Việc truyền tải là cơ học, thông qua hộp số hai tốc độ, cho một tốc độ cao cho hành khách làm việc và một tốc độ thấp hơn cho vận chuyển hàng hóa. Các số liệu nỗ lực kéo, được trích dẫn ở trên, trông cao đáng ngờ cho tốc độ được chỉ định. Có vẻ như nhiều khả năng các số liệu được trích dẫn là để bắt đầu nỗ lực kéo và tốc độ tối đa ở bánh răng cao và bánh răng thấp tương ứng. Có một mô hình của đầu máy được đề xuất tại Bảo tàng Vận tải Glasgow và một số hồ sơ được tổ chức tại Bảo tàng Đường sắt Quốc gia.

Xem thêm [ chỉnh sửa ]

Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]

  1. ^ http: //www.northeast. net / pro_faq2.html # tuabin
  2. ^ http://www.american-rails.com/gas-turbine-locomactor.html
  3. ^ http://www.wearethepractitioners.com/ thư viện / người hành nghề / 2012/08/16 / rails-and-gas-tua-bin
  4. ^ http: // world Worldwide.espacenet.com/publicationDetails/origenDocument?CC=GB&NR=186101633A&KC=A& 3 & date = 18611218 & DB = EPODOC & locale = en_EP
  5. ^ http://www.freikolben.ch/37464/98443.html
  6. ^ Sampson, H. (biên tập viên), of Railways of the World được xuất bản bởi Sampson Low, London, c.1956, trang 142-143
  7. ^ http://www.freikolben.ch/37464/98443.html
  8. ^ "Tua bin tốc độ xe lửa của Anh" Khoa học phổ biến tháng 4 năm 1952, tr. 131, giữa trang
  9. ^ Hughes, J.O.P. (14 tháng 12 năm 1961). "Thiết kế và phát triển đầu máy tuabin khí". J. Inst. Kỹ sư đầu máy . 52: 2 (286): 180 Tái 220. Paper Nº633.
  10. ^ "Đầu máy tuabin khí" Cơ học phổ biến tháng 7 năm 1949, bản vẽ cắt giảm phát triển của GE cho Union Pacific
  11. ^ Lee, Thos.R.: "Turbines Westward", trang 48,49, T.Lee Publications, 1975, ISBN 0-916244-01-6
  12. ^ http://world.nycsubway.org/perl/show?42662
  13. ^ http://world.nycsubway.org/perl/show?10670
  14. ^ http://www.trainsarefun.com/lirr/lirrextralist/lirrextralist.htm
  15. ^ "Đầu máy tuabin khí thử nghiệm thực hiện các thử nghiệm vận chuyển". Công báo đường sắt quốc tế. 2009-01-14 . Truy xuất 2011/02/2016 .
  16. ^ "Tua bin khí trong các thử nghiệm vận tải nặng". Công báo đường sắt quốc tế. 2010-12-24 . Truy xuất 2010-12-24 .
  17. ^ "Đầu máy tuabin khí lập kỷ lục mới (bằng tiếng Nga)". ITAR-TASS . Truy cập 2011-09-07 .
  18. ^ Robertson, K. Tua bin khí đường sắt Great Western được xuất bản bởi Alan Sutton, 1989, ISBN 0- 86299-541-8
  19. ^ Sampson, H. (biên tập viên), Cuốn sách Đường sắt Dumpy của thế giới được xuất bản bởi Sampson Low, London, ngày khoảng năm 1960
  20. ^ [19659127] http://utahrails.net/this-that.php#m10002northrophendy

Nguồn [ chỉnh sửa ]

Đọc thêm [ chỉnh sửa ]

Parsons – Đầu máy tuabin khí đốt than của Bắc Anh Nói chuyện tại Bảo tàng Khoa học Luân Đôn 12 tháng 4 năm 1995 bởi J.R.Bolter Bản quyền của Hiệp hội người mới

Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]