Union Pacific GTEL — серия газотурбинных электровозов, построенных компаниями Alco-GE и General Electric в 1952–1961 годах и эксплуатировавшихся компанией Union Pacific с 1952 по 1970 год.
Union Pacific эксплуатировала крупнейший парк газотурбинных электровозов (GTEL) среди всех железных дорог мира. Прототип UP 50 был первым в серии, построенной General Electric для дальних грузоперевозок Union Pacific и продававшейся партнерством Alco-GE до 1953 года. Прототип был представлен в 1948 году, за ним последовали три серии серийных локомотивов. В какой-то момент Union Pacific заявила, что GTEL перевозили более 10% грузов железной дороги. [ требуется цитата ]
Экономия топлива была плохой, поскольку турбина потребляла примерно в два раза больше топлива, чем такой же мощный дизельный двигатель. Поначалу это не было проблемой, поскольку турбины Union Pacific сжигали тяжелое топливо Bunker C , которое было дешевле дизельного топлива . Но это очень вязкое топливо трудно обрабатывать, его консистенция при комнатной температуре похожа на смолу или патоку . Чтобы решить эту проблему, в топливные баки (а позже и в топливные тендеры ) был встроен нагреватель для нагрева топлива до 200 °F (93 °C) перед подачей его в турбину. В конечном итоге UP перешла с Bunker C на модифицированное тяжелое топливо № 6, которое содержало меньше загрязняющих веществ и растворителей. [ необходима цитата ] Накопление сажи и эрозия лопаток, вызванные коррозионной золой, преследовали все турбины. Изменения в системах воздухозаборников на производственных турбовозах улучшили качество воздуха, поступающего в турбины, что, в свою очередь, уменьшило износ лопаток турбины и увеличило срок службы турбины. GTEL эксплуатировались до конца 1969 года, а последние два (номера 18 и 26) хранились в депо Шайенна в рабочем состоянии до списания в феврале 1970 года. [1] Оба позже были отправлены в музеи.
Union Pacific долго искала самые большие и лучшие локомотивы. В 1930-х годах была опробована пара паротурбинных локомотивов , но они были отклонены. До Второй мировой войны Union Pacific добавляла в свой парк дизели, но ни один из них не тянул грузовые поезда. Идея использовать четыре дизеля для достижения мощности паровоза была непривлекательной, поэтому начались поиски чего-то большего. General Electric строила газовые турбины для самолетов и предложила использовать что-то подобное на локомотиве. Union Pacific считала, что расходы на техническое обслуживание локомотива в значительной степени не зависят от его мощности, поэтому меньшее количество более мощных локомотивов позволит сэкономить деньги.
Union Pacific решила, что лучшим способом реализовать потенциал турбовозов будет их установка на магистральных грузовых поездах. Длительные пробеги и относительно высокие скорости максимально увеличат эффективность турбин.
После того, как Union Pacific проявила интерес, GE построила прототип GE 101, завершенный в ноябре 1948 года. После испытаний на северо-востоке в июне 1949 года он был переименован в UP 50. Окрашенный в цвет Union Pacific Armour Yellow, UP 50 начал раунд испытаний. Union Pacific так и не стала владельцем этого локомотива. Это был один из немногих локомотивов внутреннего сгорания в Северной Америке , у которых на каждом конце была кабина. Сами кабины напоминали блоки FA, которые в то время производила Alco-GE. По бокам локомотива имелось множество воздухозаборных жалюзи , которые можно было открывать и закрывать в разных режимах.
UP 50 представлял собой кузовной агрегат с колесной формулой B+B-B+B — четыре двухосные тележки, пары которых были соединены пролетными балками . Турбина выдавала 4800 л. с. (3,6 МВт), из которых 4500 л. с. (3,4 МВт) были доступны для тяги. Эта выходная мощность была более чем вдвое выше, чем у дизель-электрических агрегатов той эпохи.
Для запуска вспомогательный дизель-генератор блока будет питать набор обмоток в главном генераторе газовой турбины, заставляя генератор вращаться. Вращение генератора начнет раскручивать турбину, в этот момент дизельное топливо будет использоваться для начала сгорания. Парогенератор будет нагревать и сжижать основное топливо турбины (тяжелое топливо Bunker C). Когда турбина и мазут достигнут минимальных рабочих температур, топливо для турбины будет переключаться с дизельного на основное топливо.
Эта машина весила 500 000 фунтов (230 000 кг) и имела длину более 80 футов (24 м).
Турбины были доставлены тремя основными группами после обширных испытаний прототипа. Union Pacific намеревалась использовать турбины для замены своих паровозов Big Boy , которые планировалось вывести из эксплуатации.
С января 1952 года по август 1953 года UP получила единицы 51–60, подобные прототипу, но с кабиной только на одном конце для увеличения топливной емкости. Каждая стоила 540 000 долларов США . [2] Локомотивная рама вмещала 7 200 галлонов США (27 000 л) топлива.
Первоначально поезда GTEL перевозили грузы между Огденом, штат Юта , и Грин-Ривер, штат Вайоминг , проходя через каньон Вебер и каньон Эхо, штат Юта. В 1954 году они начали курсировать по маршруту Огден-Ларами, а вскоре после этого — по маршруту Огден-Шайенн. В 1955 и 1956 годах за турбинами были добавлены топливные тендеры на 24 000 галлонов США (91 000 л), что позволило им ехать в Каунсил-Блаффс, штат Айова .
UP 53 использовался для испытания усовершенствованного воздухозаборника, установленного на крыше, который оказался успешным, и локомотивы 57-60 были построены с этим воздухозаборником. [3]
В мае 1953 года UP 57 был переоборудован для работы на пропане с использованием напорного вагона-цистерны в качестве тендера. Это топливо сгорало чисто и не загрязняло лопатки турбины, как это делала нефть Bunker C, но его было сложнее транспортировать, и были проблемы с безопасностью. Проект завершился в январе 1954 года, и UP 57 был переоборудован обратно в Bunker C. Никаких других переоборудований не проводилось. [4] [5]
UP 59 и 60 использовались в экспериментальной паре из двух турбин мощностью 9000 л. с. (6700 кВт), разделяя между собой топливный тендер. Задняя турбина иногда выходила из строя в туннелях. Несмотря на модификации, призванные минимизировать эти трудности, эксперимент был прекращен в пользу запуска дополнительных тепловозов с турбинами. [6]
Турбины первого поколения были сняты с эксплуатации к июню 1964 года. [7]
Блоки 61-75 были поставлены, начиная с 1954 года. Внешние проходы вдоль флангов принесли ему прозвище «Веранда» и сделали его гибридом кузовного и капотного локомотивов. Турбина и электрооборудование были примерно такими же, хотя боковые жалюзийные воздухозаборники были заменены большим воздухозаборником, установленным на крыше, впервые испытанным на UP 53. [3]
UP 61 использовался в многосекционных контрольных испытаниях с дизелями, начиная с 1958 года. Эти испытания прошли успешно, и в конечном итоге все, кроме шести из 4500 л. с. (3400 кВт) GTEL были оборудованы для работы с дизелями. По мере увеличения требований к тоннажу, прицепные тепловозы в многосекционной эксплуатации стали более распространенным явлением.
Веранды были выведены из эксплуатации в период с августа 1963 года по июнь 1964 года. [7]
В 1955 году Union Pacific заказала новый турбинно-электрический, самый мощный в мире локомотив. Каждый из них должен был состоять из двух единиц плюс топливный тендер, мощностью 8500 лошадиных сил (6300 кВт).
Блок A содержал кабину управления и вспомогательный дизельный генератор. Блок B нес турбину и главные генераторы для обеспечения электроэнергией тяговых двигателей на блоках A и B. Турбина была новой конструкции, газовая турбина простого цикла GE Frame 5 с шестнадцатиступенчатым компрессором, десятью камерами сгорания и двухступенчатой турбиной. Для нагрева и сжижения тяжелого топлива Bunker C не требовался парогенератор, поскольку тендеры были изолированы. Первоначальный план состоял в том, чтобы пронумеровать эти блоки в серии 7000, но они были пронумерованы от 1 до 30.
Они были доставлены в Union Pacific в период с августа 1958 года по июнь 1961 года. Эти единицы сильно отличались от предыдущих поколений, имея колесную формулу CC на каждой из своих единиц (не включая их тендеры). Локомотив весил около 610 тонн с полным тендером. Постоянное тяговое усилие составляло 146 000 фунтов (66 000 кг) с передачей 65 миль в час (105 км/ч) 74:18; в 1961 году тоннаж составлял 6740 на подъеме 0,82% на запад от Шайенна и 5180 на подъеме 1,14% на восток от Огдена.
Турбины в этих агрегатах являются самыми мощными первичными двигателями, когда-либо устанавливаемыми на локомотивах Северной Америки. С 8500 л. с. (6300 кВт) от одного первичного двигателя эти двигатели установили рекорд, который до сих пор не побит. Эта мощность была заявлена [ кем? ] на высоте 6000 футов (1800 м) и при температуре 90 °F (32 °C), а в более холодном, более плотном воздухе сама турбина могла бы превышать 10 000 л. с. (7500 кВт), если бы электрическая система могла с ней справиться. В 1963 году Trains писал: «Большие 8500-сильные работы остаются под постоянным контролем, поскольку UP: (1) поднимает некоторые из них до номинальных значений 10 000 л. с.; (2) рассматривает возможность оснащения своих топливных тендеров тяговыми двигателями...» [8] В книге Ли объясняется, что UP пыталась сбросить возбуждение генератора, чтобы поглотить более высокую мощность, но только на испытаниях. [ необходима цитата ] Журнал Trains упоминает, что четырехмесячное испытание турбин в Лос-Анджелесе в 1962 году закончилось, когда «тендерные колеса были моторизованы, что наложило ограничение скорости» [9] (в расписаниях 1961 и 1963 годов для всех турбин указано ограничение в 65 миль в час (105 км/ч)).
Эти турбины в конечном итоге заменили блоки 51-75. На более ранних турбинах возникали проблемы с засорением топливных фильтров, поэтому было решено фильтровать топливо перед заправкой топливных баков локомотива и тендера.
В отличие от более ранних турбин, турбины мощностью 8500 л. с. (6300 кВт) поставлялись с топливными тендерами на 24 000 галлонов США (91 000 л) в дополнение к 2500 галлонам США (9500 л) дизельного топлива в баке локомотива. Они имели воздушные гудки Leslie S-5T-RF на крыше кабины (позже перемещенные в среднюю часть радиатора блока A в ответ на нарастание льда в колоколах).
К 1970 году все турбины третьего поколения были сняты с эксплуатации.
Ценовое преимущество бункера C сошло на нет, когда пластмассовая промышленность начала находить ему применение, а усовершенствованные методы крекинга позволили перерабатывать нефть, ранее считавшуюся отходами, в более легкие сорта топлива.
Последний запуск газотурбовоза состоялся 26 декабря 1969 года. Их ходовая часть была переработана в серию локомотивов GE U50 . Тележки, тяговые двигатели и балки пролёта от локомотивов 51-75 были использованы при строительстве U50, а тележки и тяговые двигатели от локомотивов серий 1-30 были использованы при строительстве U50C . Несколько тендеров были сохранены и переоборудованы для хранения воды для обслуживания пути, а затем использовались для действующих паровозов Union Pacific: UP 844 и UP 4014 .
Прототип, турбины первого и второго поколений были списаны к 1964 году, и ни одна не осталась для сохранения. Были сохранены две турбины третьего поколения: UP 18 в Железнодорожном музее Иллинойса [10] и UP 26 в Государственном железнодорожном музее штата Юта в Огдене, штат Юта. [11] Обе являются статическими экспонатами, и ни одна из турбин не находится в рабочем состоянии и не планируется к восстановлению.
Тендер UP 907853 компании UP 18, построенный в 1937 году, имел долгую историю; изначально построенный для использования с паровозами серии FEF компании UP , а затем переоборудованный под турбинное использование, он служил водным тендером с 1970-х по 1984 год для таких поездов, как Expo '74 и American Freedom Train, прежде чем был передан в дар Железнодорожному музею Канзаса, а затем приобретен IRM. [12]
В октябре 1962 года компания Union Pacific построила собственный экспериментальный GTEL, используя модифицированный ALCO PA -1 в качестве кабины, шасси электровоза класса GN W-1 (купленного на металлолом у Great Northern Railway ) в качестве второго агрегата и модифицированный турбинный первичный двигатель, снятый с одного из локомотивов серий 50–75.
Состав имел колесную формулу A1A-A1A+2-D+D-2, 18 осей, из которых 12 были ведущими. Дизельный двигатель PA-1 мощностью 2000 л. с. (1,5 МВт) был сохранен, а блок B нес главную силовую установку для главных генераторов, которая выдавала 5000 л. с. (3,7 МВт) для общей выходной мощности 7000 л. с. (5,2 МВт). Угольный тендер был переделан из паровоза Challenger номер 3990. Установка имела номер 80, но была изменена на 8080 в 1965 году, чтобы избежать конфликта с новыми EMD DD35 , которые тогда вводились. [13]
Проблемы эрозии лопаток и накопления сажи, с которыми сталкивались более ранние локомотивы, усугубились с угольной турбиной. Измельчение угля в мелкие частицы также было хлопотным, но необходимым, поскольку любые слишком крупные частицы угля могли повредить лопатки турбины. В конечном итоге эксперимент был признан неудачным и был отменен после всего лишь 20 месяцев эксплуатации.
Каждая из обычных газовых турбин прошла более 1 000 000 миль (1 600 000 км) в коммерческой эксплуатации, но прототип угольной турбины пробежал менее 10 000 миль (16 000 км), прежде чем был исключен из реестра UP 15 марта 1968 года. Блок управления PA-1 был продан EMD , а турбинный блок и тендер были утилизированы в мастерских Омахи .
{{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )