Тепловоз Юэ-001

"Крайне желательно не упустить время..."

Состязание новых тепловозов было назначено на 1 февраля 1925 года. Лишь два локомотива участвовали в нем: один - конструкции инженера Я. М. Гаккеля, построенный на Балтийском заводе в Петрограде, другой - разработанный по заказу Советского правительства на заводе “Эсслинген” в Германии под руководством профессора Ю. В. Ломоносова.

Истоком этого события стало постановление Совета Труда и Обороны от 4 января 1922 года, которое предписывало построить сразу несколько тепловозов. Одновременно планировалось объявить международный конкурс на тепловоз лучшей конструкции с награждением победителей призом в миллион рублей золотом.

Безусловно, решение это было чрезвычайно смелым. Впрочем, не более смелым, чем план ГОЭЛРО или строительство Волховской ГЭС. Нужно только иметь в виду, что магистральных тепловозов в то время ни одно государство мира не строило, а несколько экспериментальных тепловозов с механической передачей конструкции Рудольфа Дизеля окончили свой век на свалке металлолома ввиду их явной бесперспективности. Виной всему была механическая передача от дизельного двигателя к колесам локомотива. То, что было пригодно для автомобиля, не подходило для тепловоза, предназначенного для вождения тысячетонных железнодорожных составов. Здесь требовалось принципиально иное инженерное решение.

Необходимо также помнить о чрезвычайно сложной обстановке, в которой находилась в то время наша страна. Только что закончившаяся гражданская война оставила после себя разрушенные фабрики и заводы, существенно поредевший отряд квалифицированных рабочих и инженеров, голод и разруху. И в этих труднейших условиях руководителям молодого социалистического государства нужно было иметь исключительно обостренное чувство нового, чтобы решиться на создание техники, еще не имевшей аналогов в мировом локомотивостроении.

Об одном из создателей первых отечественных тепловозов, талантливом русском изобретателе Я. М. Гаккеле и его магистральном тепловозе Щэл1 уже рассказывалось на страницах “М-К.”. Сегодня речь пойдет об истории создания локомотива Юэ №001, построенного по проекту и под руководством талантливого русского ученого Ю. В. Ломоносова.

Паровая машина и паровой локомотив стали в свое время одними из главных движущих сил технической и промышленной революции. Однако с течением времени становилось все более ясным, что паровая машина исчерпывает себя. И на смену ей в конце XIX века приходят новые, более экономичные, легкие и высокооборотные двигатели. Это и газовый мотор Ленуара, и бензиновый конструкции Отто, и нефтяной, спроектированный Дизелем. Технические характеристики последнего, по замыслу изобретателя, как нельзя лучше подходили для оснащения такими силовыми установками магистральных локомотивов. Задача эта представлялась Дизелю не слишком Сложной: ведь его моторы вполне успешно работали на военных кораблях, гражданских судах, подводных лодках... Почему бы такому двигателю не стать основой Принципиально нового локомотива - тепловоза?

Однако попытка Дизеля создать подобную машину успехом не увенчалась. Изобретателю не удалось найти приемлемого решения по устройству механизма, с помощью которого можно было бы передать вращающий момент от двигателя к колесам локомотива.

Приблизительно в то же время в далеком от Германии Ташкенте о создании аналогичной машины стал задумываться начальник тяги Ташкентской железной дороги Юрий Владимирович Ломоносов.

Родился он в дворянской семье в 1876 году. Успел поучиться в кадетском корпусе, но скоро оставил его и начал готовиться к поступлению в духовную семинарию. Однако оказался юноша в институте путей сообщения.

“Будучи железнодорожником, а не специалистом в двигателях внутреннего сгорания,- много позже напишет он,- я дошел до идеи тепловозной тяги не сразу и не с точки зрения топливных проблем будущего...” Сложность эксплуатации паровоза, его “прожорливость”, малая ремонтоспособность, постоянная потребность его не только в топливе, но и воде, да к тому же воде “мягкой” - вот что послужило отправной идеей создания локомотива с двигателем Рудольфа Дизеля.

Однако в Ташкенте Ю. В. Ломоносов довести свои задумки до конкретного воплощения так и не смог. В 1910 году его сначала перевели в Петербург, на Николаевскую железную дорогу, а затем назначили помощником начальника Управления тяги всех русских железных дорог. Вплотную приступить к работе над конструкцией тепловоза Ю. В. Ломоносов смог только после Великой Октябрьской социалистической революции.

Возвратившись в 1919 году из Америки, где он в течение двух лет прослужил в советском торговом бюро, Юрий Владимирович занимает пост члена президиума ВСНХ, становится членом коллегии НКПС, а затем уполномоченным СНК по железнодорожным закупкам за границей. И все это время Ю. В. Ломоносов неустанно пытается провести в жизнь идею создания отечественного тепловоза.

Отказавшись от первоначального плана строить локомотив с механической передачей, он приходит к мысли о дизельном тепловозе с электрической передачей. Немаловажно, что такую комбинированную силовую установку при существовавшем уровне машиностроительной техники можно было создать в сжатые сроки.

Первые попытки добиться разрешения на постройку тепловозов не встретили в НКПС понимания. И 18 июня 1920 года Ломоносов пишет В. И. Ленину докладную записку “В каком виде должны быть восстановлены русские железные дороги” и публикует в газете “Экономическая жизнь” статью, в которой предлагает немедленно приступить к строительству двадцати тепловозов.

17 мая 1921 года Ю. В. Ломоносов обратился к наркому путей сообщения ф. Э. Дзержинскому с письмом следующего содержания: “не найдете ли Вы своевременным сверх 1700 паровозов заказать за границею два тепловоза: один турбинной системы Шелеста, другой с электрической передачей”. Через три месяца пришел ответ: “Попытайтесь заказать за счет разрешенных к покупке паровозов...” Этим ответом НКПС впервые официально одобрил постройку тепловозов.

4 января 1922 года Совет Труда и Обороны (СТО) принял историческое решение о разработке проектов тепловозов и их особо важной роли в оздоровлении теплового хозяйства железных дорог и в решении топливного вопроса. Это решение положило начало советскому и вместе с тем мировому тепловозостроению. И в этом же месяце, 27 января 1922 года Ю. В. Ломоносов получил следующую телефонограмму: “товарищу Ломоносову. Копии: Госплан, Транспортная секция профессору Рамзину НКПС, товарищу Фомину. Прошу сговориться с Госпланом, НКПС и теплотехническим институтом об условиях на конкурс тепловозов, считаясь с постановлением СТО от 4/1-22 г. Крайне желательно не упустить время для использования сумм, могущих оказаться свободными по ходу исполнения заказов на паровозы, для получения более целесообразных для нас тепловозов. Прошу неотлагательно сообщить мне лично результаты последовавшего между вами соглашения. Ленин”.

В ответ Ю. В. Ломоносов телефонограммой сообщил Владимиру Ильичу о состоявшемся у него совещании с Г. М. Кржижановским, профессором Л. К. Рамзиным и помощником заведующего Техническим комитетом НКПС П. С. Янушевским по вопросу постройки двух тепловозов. Ломоносов, в частности, выразил в телеграмме свое несогласие с их мнением о невозможности ускорить решение этой задачи, а также категорически возражал против международного конкурса. Он утверждал: “Конкурс на полтора года есть новая оттяжка. По-моему, необходимо немедленно приступить к постройке первых двух тепловозов...”

Эти строки В. И. Ленин отчеркнул справа тремя вертикальными линиями, а слова «немедленно приступить» дважды подчеркнул. Через два дня в НКПС под председательством Ф. Э. Дзержинского состоялось совещание, на котором было принято решение: «...НКПС считает целесообразным и практичным немедленно приступить к сооружению взамен трех паровозов ЭTM - трех тепловозов: 1-го по типу Шелеста, 2-го с электрической передачей и 3-го автомобильного типа с механической передачей». Свое согласие дал и Совет Труда и Обороны. Вскоре Ломоносов получил разрешение использовать на постройку тепловозов 1 750 000 шведских крон из сбережений Российской железнодорожной миссии. Работы по созданию тепловоза А. Н. Шелеста были организованы в Англии. В октябре 1922 года на Балтийском заводе в Петрограде началось строительство и тепловоза конструкции Я. М. Гаккеля, ну а тепловоз системы Ю. В. Ломоносова начали делать в августе 1923 года в Германии на заводе «Эсслинген», расположенном неподалеку от Штутгарта.

Конструкторы и гости у тепловоза ЮЭ -001 после его первого испытания. Завод "Эсслинген", 6 ноября 1924 года.

Тепловоз ЮЭ-001 (ЭЭЛ-2)

Свой тепловоз Ю. В. Ломоносов Комплектовал из элементов, уже доказавших свою жизнеспособность. Так, дизель завода MAN типа 6V 45/42 использовался на германских подводных лодках, а швейцарские тяговые электродвигатели - на швейцарских и японских электровозах.

Ломоносов взял на себя конструирование холодильника и составление общего проекта, иначе говоря - комбинирование отдельных готовых узлов в общее «локомотивное» целое. Расчет и проектирование холодильника тепловоза производились впервые, поэтому первоначальный его проект оказался неудачным и для работы в жаркое время года тепловозу придавался четырехосный холодильный тендер, с которым он и вышел с завода.

В Москву тепловоз прибыл 22 января 1925 года. Неделей раньше на Октябрьский вокзал столицы пришел тепловоз Я. М. Гаккеля. Локомотивы совершили целую серию опытных поездок, после чего были включены в список действующих.

Конструкция холодильного тендера у тепловоза Ю. В. Ломоносова оказалась не вполне удовлетворительной и причиняла немало хлопот по его обслуживанию и ремонту. Поэтому в 1928 году холодильное устройство коренным образом переделали. Весь холодильник установили на тепловозе спереди с увеличенной охлаждающей поверхностью. После доработки вполне законченный эксплуатационный локомотив обслуживал грузовые поезда на безводной Среднеазиатской железной дороге.

Теперь подробнее о конструкции дизель-электровоза ЮЭ-001. Наружная листовая рама толщиной 22 мм с междурамными креплениями опирается на пять сцепных осей и на две поддерживающие оси, выполненные по типу Адамса. Диаметр движущих колес - 1220 мм. Диаметр бегунковых колес - 950 мм. Общая масса тепловоза - 124,8 т. Сцепная масса - 92,2 т. База жесткая - 5720 мм. База полная - 10 400 мм. Длина между буферами - 14 221 мм. Конструкционная скорость - 50 км/ч. Наибольшая сила тяги на ободе колес - 15 200 кгс Наибольшая мощность на ободе колес - 900 л. с.

На междурамных креплениях тепловоза установлен дизель массой 25 т завода MAN картером по средней продольной оси вдоль рамы. Это была цилиндровая четырехтактная компрессорная нереверсивная машина с наибольшей мощностью 1200 л. с. при частоте вращения коленчатого вала 450 об/мин. Диаметр цилиндров дизеля составлял 450 мм, ход поршня - 420 мм. Охлаждение водяное. Расход топлива при максимальной мощности - 216 г на 1 л. с./ч.

Передний конец вала дизеля образует коленчатый вал двухцилиндрового четырехступенчатого воздушного компрессора. Рядом с компрессором расположен водяной насос дизеля, приводимый в движение так же, как и компрессор от вала дизеля, и предназначенный для замкнутой циркуляции воды, охлаждающей цилиндры компрессора и его воздушные холодильники.

Спереди тепловоза установлены секции холодильника с восьмилопастным вентиляторным колесом, приводимым в движение вертикальным валом от переднего конца вала дизеля через мультипликатор и фрикционную муфту.

Воздух, засасываемый вентиляторным колесом снизу, омывает вертикальные медные трубки секций снаружи и выбрасывается через воздушный патрубок верха холодильника. Мощность, затрачиваемая на вентилятор,- 10 л. с. Запас воды (1000 кг) помещается в водяном баке, расположенном в передней части тепловоза под холодильником. В передней части, где расположен холодильник, находится пост управления машиниста и помощника.

Электропривод тепловоза состоит из одного тягового электрогенератора постоянного тока и пяти параллельно включенных в главную цепь тяговых серий - двигателей подвесного типа.

Тяговый электрогенератор представляет собой двенадцатиполюсную самовентилирующуюся электромашину постоянного тока, напряжением 600-1000 В, током 1300-800 А и мощностью 800 кВт с дополнительными полюсами и с независимым возбуждением (выпускался заводом Броун-Бовери (ВВС) в Швейцарии). Его полная масса - 14,3 т.

Вал тягового электрогенератора соединен с валом дизеля полужесткой муфтой. Для самовентиляции на заднем конце вала якоря устроены лопасти вентилятора, который засасывает воздух снаружи через специальный канал.

Возбуждение генератора - независимое, каскадное, применено на локомотиве специально для уменьшения массы реостата в контроллере (она составляет всего 16 кг), максимальный ток в 5 А. Контроллером управления с 26 контактами регулируется только ток в малом возбудителе, благодаря чему сила тяги меняется весьма плавно, почти непрерывно.

Тяговые электродвигатели подвесного типа расположены против хода тепловоза и приводят в движение оси тепловоза через двухстороннюю зубчатую передачу с косыми зубьями, размещенную в стальном цельном кожухе.

Тяговые электродвигатели - самовентилирующиеся: на валы якорей насажены двухлопастные крыльчатки, при работе электродвигателей они прогоняют наружный воздух через электродвигатель. Стоминутная мощность тягового электродвигателя 142 кВт при 440 об/мин, скорость движения тепловоза при этом - 13,5 км/ч. Продолжительная мощность тягового электродвигателя также - 142 кВт при 835 об/мин, скорость движения при этом - 25,6 км/ч. Управление тепловозом осуществляется за счет изменения напряжения и тока тягового электрогенератора, а следовательно, и тяговых электродвигателей. При этом менялись скорость и сила тяги. Обратный ход осуществлялся изменением полярности в якорях электродвигателей при помощи электропневматического реверса.

В 1954 году ему на смену пришли более мощные тепловозы и он был снят с эксплуатации.

Второй мощный тепловоз с механической передачей ЮМ-005 (ЭМХ -3) конструкции Ю. В. Ломоносова строился на заводе «Гогенцоллерн» в Дюссельдорфе при участии фирмы «Крупп» в Германии. Он прибыл в Советский Союз в 1927 году. Крутящий момент дизеля передавался ведущим колесам через главную электромагнитную муфту, трехступенчатую коробку передач, отбойный вал и систему дышел. За время эксплуатационной работы он пробежал около 250 тысяч км.

Н. СУБОЧ, кандидат технических наук

Тепловоз серии ЮЭ: 1 - вентилятор, 2 - ограждение вентилятора, 3 - секции радиатора, 4 - рама системы охлаждения, 5 - конический редуктор привода системы охлаждения, 6 - муфта, 7 - рама локомотива, 8 - тяговый электродвигатель, 9 - коробка отбора мощности, 10 - компрессор, 11-колесная пара, 12 - дизельный двигатель МАН 6V45/42, 13 - полужесткая муфта, 14 - генератор, 15, 16 - вспомогательные генераторы, 17, 18 - буферы, 19 - сиденье машиниста.

Чертежи для печати
Источник: "Моделист-Конструктор" 1989, №4
OCR: Андрей Мятишкин