GTEL Union Pacific представляли собой серию газотурбинных электровозов, построенных Alco-GE и General Electric в период с 1952 по 1961 год и эксплуатируемых Union Pacific с 1952 по 1970 год.
Union Pacific управляла самым большим парком газотурбинных электровозов (ГТЭЛ) среди всех железных дорог в мире. Прототип UP 50 был первым в серии, построенной General Electric для дальнемагистральных грузовых перевозок Union Pacific и продававшейся партнерством Alco-GE до 1953 года. Прототип был представлен в 1948 году, за ним последовали три серии производство локомотивов. В какой-то момент Union Pacific заявила, что GTEL перевозят более 10% грузов, перевозимых по железной дороге. [ нужна цитата ]
Экономия топлива была плохой, поскольку турбина потребляла примерно вдвое больше топлива, чем такой же мощный дизельный двигатель. Первоначально это не было проблемой, поскольку турбины Union Pacific сжигали тяжелое топливо Bunker C , которое было дешевле дизельного топлива . Но с этим очень вязким топливом трудно обращаться, поскольку его консистенция при комнатной температуре аналогична смоле или патоке . Чтобы решить эту проблему, в топливные баки (а позже и в топливные тендеры ) был встроен подогреватель, который нагревал топливо до 200 ° F (93 ° C) перед подачей его в турбину. В конце концов UP перешла с бункера C на модифицированное тяжелое топливо № 6, которое содержало меньше загрязняющих веществ и растворителей. [ нужна цитата ] Накопление сажи и эрозия лопаток, вызванная коррозионным пеплом, поразили все турбины. Изменения в системах воздухозабора на серийных турбовозах улучшили качество воздуха, поступающего в турбины, что, в свою очередь, снизило износ лопаток турбины и увеличило срок ее службы. GTEL эксплуатировались до конца 1969 года, а последние два (номера 18 и 26) хранились в развязке Шайенна в рабочем состоянии до вывода из эксплуатации в феврале 1970 года. [1] Оба позже были отправлены в музеи.
Union Pacific уже давно искала самые большие и лучшие локомотивы. В 1930-х годах пара паротурбовозов была опробована, но отвергнута. Перед Второй мировой войной Union Pacific добавляла в свой список дизельные двигатели, но ни один из них не тянул грузовые автопоезда. Идея использовать четыре дизеля для достижения мощности паровоза была непривлекательной, поэтому начались поиски чего-то большего. Компания General Electric занималась производством газовых турбин для самолетов и предложила использовать нечто подобное на локомотиве. Union Pacific считала, что затраты на техническое обслуживание локомотива во многом не зависят от его мощности, поэтому меньшее количество более мощных локомотивов сэкономит деньги.
Union Pacific решила, что лучший способ реализовать свой потенциал газотурбинных локомотивов — это поставить их на магистральные грузовые поезда. Длинные пробеги и относительно высокие скорости позволят максимизировать 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 ему был присвоен номер UP 50. Окрашенный в желтый цвет Union Pacific Armor Yellow, UP 50 начал серию испытаний. Union Pacific никогда не становилась владельцем этого локомотива. Это был один из немногих локомотивов внутреннего сгорания в Северной Америке , у которых на каждом конце были кабины. Сами кабины напоминали агрегаты FA , производившиеся в то время компанией Alco-GE. По бокам локомотива имелось множество воздухозаборников , которые можно было открывать и закрывать по-разному.
УП 50 представлял собой кузовную установку с колесной формулой В+В-В+В — четыре двухосные тележки, попарно соединенные между собой пролетными балками . Турбина производила 4800 л.с. (3,6 МВт), из которых 4500 л.с. (3,4 МВт) приходилось на тягу. Эта выходная мощность более чем вдвое превышала мощность дизель-электрических агрегатов той эпохи.
Для запуска вспомогательный дизель-генератор установки будет питать набор обмоток главного генератора газовой турбины, заставляя генератор вращаться. Вращение генератора начнет раскручивать турбину, после чего для начала сгорания будет использоваться дизельное топливо. Парогенератор будет нагревать и сжижать основное топливо турбины (тяжелое топливо бункера C). Когда турбина и мазут достигнут минимальных рабочих температур, топливо для турбины будет переключено с дизельного топлива на основное топливо.
Эта машина весила 500 000 фунтов (230 000 кг) и имела длину более 80 футов (24 м).
После обширных испытаний прототипа турбины были доставлены тремя основными группами. Union Pacific намеревалась использовать турбины для замены своих паровозов Big Boy , которые планировалось вывести из эксплуатации.
С января 1952 по август 1953 года UP получал агрегаты 51–60, как и прототип, но с кабиной только на одном конце для увеличения запаса топлива. Каждый стоил 540 000 долларов США . [2] Рама локомотива вмещала 7 200 галлонов США (27 000 л) топлива.
Первоначально 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 управлять Огден-Ларами, а вскоре после этого и Огден-Шайенн. В 1955 и 1956 годах за турбинами были добавлены топливные тендеры емкостью 24 000 галлонов США (91 000 л), что позволило им добираться до Каунсил-Блафс, штат Айова .
На УП 53 были проведены испытания улучшенного воздухозаборника на крыше, которые оказались успешными, и с этим воздухозаборником были построены локомотивы 57–60. [3]
В мае 1953 года УП 57 был переоборудован для работы на пропане с использованием в качестве тендера гермоцистерны. Это топливо сгорало чисто и не загрязняло лопатки турбины, как масло Бункера С, но его было сложнее транспортировать, и существовали проблемы с безопасностью. Проект завершился в январе 1954 года, и UP 57 был преобразован обратно в Бункер C. Никаких других преобразований не проводилось. [4] [5]
UP 59 и 60 использовались в экспериментальной двухтурбинной паре мощностью 9000 л.с. (6700 кВт), разделяя между собой топливный бак. В туннелях иногда загоралась ведомая турбина . Несмотря на модификации, направленные на минимизацию этих трудностей, эксперимент был прекращен в пользу запуска дополнительных тепловозов с турбинами. [6]
К июню 1964 года турбины первого поколения были сняты с эксплуатации. [7]
Единицы с 61 по 75 поставлялись начиная с 1954 года. Внешние переходы по бокам дали ему прозвище «Веранда» и сделали его гибридом кузовных и капотных локомотивов. Турбина и электрооборудование были примерно такими же, хотя боковые жалюзийные воздухозаборники были заменены большими воздухозаборниками, установленными на крыше, впервые испытанными на УП 53. [3]
UP 61 использовался в контрольных испытаниях нескольких агрегатов с дизелями, начиная с 1958 года. Эти испытания прошли успешно, и в конечном итоге все двигатели GTEL мощностью 4500 л.с. (3400 кВт), кроме шести, были оборудованы для работы с дизелями. По мере роста требований к тоннажу все более распространенным явлением стали прицепные тепловозы, работающие в составе нескольких единиц.
Веранды были выведены из эксплуатации в период с августа 1963 года по июнь 1964 года .
В 1955 году Union Pacific заказала новый турбоэлектрический локомотив, самый мощный в мире. Каждый будет состоять из двух единиц плюс топливный бак мощностью 8500 лошадиных сил (6300 кВт).
В блоке «А» находились кабина управления и вспомогательный дизель-генератор. На блоке B находились турбина и главные генераторы для обеспечения электроэнергией тяговых двигателей блоков A и B. Турбина представляла собой новую конструкцию: газовую турбину простого цикла GE Frame 5 с шестнадцатиступенчатым компрессором, десятью камерами сгорания и двухступенчатой турбиной. Для нагрева и сжижения тяжелого топлива в бункере C не требовался парогенератор, поскольку тендеры были изолированы. Первоначальный план состоял в том, чтобы пронумеровать эти устройства в серии 7000, но они были пронумерованы от 1 до 30.
Они были поставлены Union Pacific в период с августа 1958 года по июнь 1961 года. Эти машины сильно отличались от предыдущих поколений, имея колесную формулу CC на каждой из своих единиц (не включая тендеры). Локомотив весил около 610 тонн с полным тендером. Непрерывное тяговое усилие составляло 146 000 фунтов (66 000 кг) при скорости 65 миль в час (105 км / ч) с передачей 74:18; в 1961 году рейтинг тоннажа составлял 6740 при подъеме на 0,82% к западу от Шайенна и 5180 при подъеме на 1,14% к востоку от Огдена.
Турбины этих агрегатов являются самыми мощными первичными двигателями, когда-либо установленными на локомотивах Северной Америки. Эти двигатели мощностью 8500 л.с. (6300 кВт) от одного первичного двигателя установили рекорд, который сохраняется до сих пор. Этот рейтинг был заявлен [ кем? ] находиться на высоте 6000 футов (1800 м) и температуре 90 ° F (32 ° C), а в более прохладном и плотном воздухе мощность самой турбины может превышать 10 000 л.с. (7 500 кВт), если электрическая система справится с этим. В 1963 году компания Trains писала: «Крупные рабочие места мощностью 8500 л.с. остаются под постоянным пристальным вниманием со стороны UP: (1) поднимает мощность некоторых из них до 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 высокий номинал, но только во время испытаний. [ нужна цитата ] Моторизованный тендер звучит маловероятно, [ предположение? ], хотя компания Trains упомянула, что четырехмесячные испытания турбин в Лос-Анджелесе в 1962 году закончились, когда «нежные колеса были моторизованы, что наложило ограничение скорости». [9] (В расписаниях на 1961 и 1963 годы указан предел скорости 65 миль в час (105 км/ч) для всех турбин.)
Эти турбины в конечном итоге вытеснили агрегаты с 51 по 75. На более ранних турбинах были 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 баками на 24 000 галлонов США (91 000 л) в дополнение к 2500 галлонов США (9500 л) дизельного топлива в баке локомотива. На крыше кабины у них были звуковые сигналы Leslie S-5T-RF (позже они были перенесены в среднюю секцию радиатора блока А из-за скопления льда в колоколах).
Все турбины третьего поколения были выведены из эксплуатации к 1970 году.
Экономическое преимущество Бункера C уменьшилось, поскольку промышленность по производству пластмасс начала находить ему применение, а усовершенствованные методы крекинга позволили преобразовать нефть, ранее считавшуюся отходами, в более легкие сорта топлива.
Последний пробег газотурбовоза состоялся 26 декабря 1969 года. Их ходовая часть была переработана в локомотивы серии GE U50 . При постройке У50 использовались тележки, тяговые двигатели и пролетные балки от локомотивов 51-75, а при постройке У50С — тележки и тяговые двигатели от локомотивов серий 1-30 . Некоторые из тендеров были сохранены и переоборудованы для хранения воды для ремонта путей, а затем для использования в действующих паровозах Union Pacific: UP 844 и UP 4014 .
К 1964 году все прототипы, турбины первого и второго поколения были списаны, и ни одна из них не осталась на консервации. Сохранились две турбины третьего поколения: UP 18 в Железнодорожном музее штата Иллинойс [10] и UP 26 в Государственном железнодорожном музее штата Юта в Огдене, штат Юта. [11] Оба являются статичными дисплеями, ни одна из турбин не находится в рабочем состоянии и не подлежит восстановлению.
Тендер УП 18 УП 907853, построенный в 1937 году, имел долгую историю; сначала построенный для использования с паровозами серии FEF компании UP, а затем переоборудованный для использования в турбинах, с 1970-х по 1984 год он служил источником воды для таких поездов, как Expo '74 и American Freedom Train , прежде чем был передан в дар Канзасскому железнодорожному музею, и затем приобретен IRM. [12]
В октябре 1962 года компания Union Pacific построила собственный экспериментальный GTEL, используя в качестве кабины модифицированный ALCO PA -1, а в качестве второго — шасси электровоза класса GN W-1 (купленного на металлолом у Великой Северной железной дороги ). агрегат и модифицированный турбинный первичный двигатель, снятый с одного из локомотивов серий 50–75.
Состав имел колесную формулу А1А-А1А+2-Д+Д-2, 18 осей, из них 12 приводных. Дизельный двигатель ПА-1 мощностью 2000 л.с. (1,5 МВт) был сохранен, а блок B нес главную силовую установку для главных генераторов, мощность которых составляла 5000 л.с. (3,7 МВт) при общей выходной мощности 7000 л.с. (5,2 МВт). Угольный тендер был перестроен из паровоза Challenger под номером 3990. Установка имела номер 80, но в 1965 году была изменена на 8080, чтобы избежать конфликта с новыми EMD DD35 , которые тогда вводились. [13]
Проблемы эрозии лопаток и накопления сажи, возникавшие в более ранних локомотивах, усугубились с появлением угольной турбины. Измельчение угля на мелкие частицы также было трудным, но необходимым, поскольку любые частицы угля слишком большого размера могли повредить лопатки турбины. В конечном итоге эксперимент был признан неудачным и был свернут, проработав всего 20 месяцев.
Каждая из обычных газовых турбин наработала более 1 000 000 миль (1 600 000 км) в коммерческом использовании, но прототип угольной турбины пробежал менее 10 000 миль (16 000 км), прежде чем 15 марта 1968 года его исключили из списка UP. Система управления PA-1 Блок был продан EMD , а турбоагрегат и тендер были списаны в цехах Омахи .
{{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь )