Паровоз передовых технологий 5АТ

5AT
Локомотив 5АТ в окончательном виде.
Тип и происхождение Тип питания Пар Дизайнер Дэвид Вардейл
Характеристики Конфигурация: Взаимодействие с другими людьми  •  Уайт 4-6-0 Измерять 4 фута  8 1 / 2  в(1435 мм) Ведущий диам. 3 фута 0 дюймов (0,914 м) Диаметр драйвера . 6 футов 2 дюйма (1,880 м) Нагрузка оси 20 тонн Клейкий вес 60 тонн Локо вес 80 длинных тонн 0 центнеров (179 200 фунтов или 81,3 т) Общий вес 160 длинных тонн 0 центнеров (358 400 фунтов или 162,6 т) Тип топлива Легкая нефть или уголь Вместимость топливных баков 7 длинных тонн 0 центнеров (15700 фунтов или 7,1 т) Крышка для воды 10000 имперских галлонов (45000 л; 12000 галлонов США) Давление в котле 305  фунтов на кв. Дюйм (2,10  МПа ) Цилиндров Два Размер цилиндра 17,72 × 31,5 дюйма (450 мм × 800 мм) Локомотив тормоз Воздух Тормоза поезда Воздух
Показатели производительности Максимальная скорость 113 миль / ч (максимальная расчетная скорость 125 миль / ч) Тяговое усилие 32688  фунтов-силы (145,40  кН ) Фактор adh. 4 ок.

5AT Advanced Technology Паровоз был концептуальный проект задуман британский инженер Дэвид Wardale, ^[1] и первым описал в своей окончательной работе на современном пара, Red Devil и другие сказки из Эпохи Steam. ^[2]

Цель Уордейла, выдвинувшего концепцию дизайна « Суперкласс 5 4-6-0 » (как он тогда это назвал), заключалась в том, чтобы предложить будущее паровозам на основных линиях в Великобритании, на которых, вероятно, будет использоваться традиционная тяга. будет постепенно сокращаться по мере увеличения скорости и плотности коммерческих железнодорожных перевозок. ^[3]

Работы по проекту были приостановлены в марте 2012 года после завершения технико-экономического обоснования проекта и последующего отказа от привлечения финансовых средств, необходимых для завершения рабочего проектирования и строительства локомотива. ^[4]

Предложение [ править ]

Предложение Уордейла было о локомотиве, который:

• быть приемлемым для британских железнодорожных властей, соответствуя размеру и весу локомотивов BR 5MT класса 4-6-0 , которые эксплуатируются на британских магистральных линиях с 1951 года;
• предложить уровень производительности, необходимый для интеграции паровых чартерных поездов в современную высокоскоростную железнодорожную систему, не создавая узких мест;
• предлагают гораздо большую надежность и гораздо более низкие эксплуатационные расходы, чем традиционные паровозы.

В выпуске Steam за апрель 1998 г. была опубликована статья Уордейла под названием «Куда теперь идет Steam?». ^[5], который включает ссылку на «локомотив формата 4-6-0 класса 5 - называя его 5GT - который превзойдет любой British Pacific ».

Тем не менее описываются как 5GT в феврале 2001 года издание The Railway Magazine , ^[6] название 5AT впервые появились в письме от Алана Fozard к редактору паровой железной дороги в июне 2001 года ^[7] , который совпал с формированием 5AT Проект. ^[8]

5AT в своей окончательной концептуальной форме оставался почти идентичным по размеру и весу BR 5MT, разделяя межосевые расстояния и был всего на 4 тонны тяжелее, с осевой нагрузкой 20 тонн на каждую ведущую ось и 10 тонн на каждую ось тележки. Чем он отличался по размеру от 5MT, так это его тендером, который был значительно увеличен, чтобы перевозить большое количество топлива и воды, чтобы расширить его рабочий диапазон. Такой крупный тендер также предоставил бы место для локомотивных частей передовых систем сигнализации, таких как Европейская система управления железнодорожным движением . Четыре моста тендер 5AT был бы имел вес брутто 80 тонн с топлива ( светло-масло ) мощностью 7 тонн и водой мощностью 46 тонн (12000 галлонов США).

Контурный рисунок [ править ]

Схема локомотива 5АТ

Проект 5AT [ править ]

Проект 5AT был основан в 2001 году с целью коммерциализации концепции локомотива 5AT компании Wardale и ее воплощения в жизнь. Возглавлял проект небольшая группа профессиональных инженеров, ученых и бизнесменов, общей целью которых было продолжение использования паровой тяги в магистральных линиях в обозримом будущем.

Расчетные конструкции [ править ]

Первой задачей, которую взяла на себя команда проекта, было поручить Дэвиду Вардейлу провести фундаментальные проектные расчеты локомотива. Целью этих расчетов было проверить посредством подробных расчетов, что концептуальный проект жизнеспособен с инженерной точки зрения и соответствует прогнозам производительности, сделанным для него Wardale (см. Ниже). В то же время был создан веб-сайт проекта ^[8] .

Компания Wardale завершила основные проектные расчеты локомотива в конце 2004 г. после двух с половиной лет почти непрерывной работы. Работа состоит из 6100 расчетных строк, разделенных на 26 разделов:

• Раздел 1.1 - Общие расчеты - Определение целевой мощности и тягово-скоростных характеристик ^[9]
• Раздел 1.2 - Общие расчеты - Определение целевых кривых градиента нагрузки-скорости ^[10]
• Раздел 1.3 - Общие расчеты - Предварительные основные расчеты ^[11]
• Раздел 1.4 - Общие расчеты - Диаграммы тягового усилия ^[12]
• Раздел 2.1 - Поршни, кольца, штоки и хвостовые штоки;
• Раздел 2.2 - Крейцкопф и ползунки;
• Раздел 2.3 - Шатуны;
• Раздел 3 - Шатуны, соединительные тяги, ведущие и сцепленные оси, а также подшипники качения кривошипа и оси;
• Раздел 4 - Поршневые клапаны, клапанные кольца, шпиндели клапанов и сальники;
• Раздел 5 - Клапанная передача;
• Раздел 6 - Цилиндры и гильзы цилиндров;
• Раздел 7 - Расчет пара охлаждения гильзы клапана;
• Раздел 8 - Балансировка колес;
• Участок 9 - Подогрев питательной воды;
• Раздел 10 - Подогрев воздуха для горения;
• Раздел 11.1 - Прочность котла;
• Раздел 11.2 - Система сгорания котла;
• Раздел 11.3 - Горючий газ + поток пара и теплопередача;
• Раздел 12 - Выхлопная система;
• Раздел 13 - Пружинный такелаж;
• Раздел 14 - Основная рама;
• Раздел 15 - Тормоза;
• Раздел 16 - Ведущая тележка + устойчивость двигателя;
• Раздел 17 - Спецификация фирменного оборудования;
• Раздел 18 - Прогнозы производительности (проверка Раздела 1 с учетом результатов других расчетов).
• Раздел 1.3F - Общие расчеты - Предварительные базовые расчеты (окончательная версия) ^[13]

Бизнес-план [ править ]

После завершения фундаментальных расчетов проекта команда 5AT сосредоточилась на разработке бизнес-плана по привлечению инвестиций в проект. Это оказалось сложной задачей из-за высоких затрат на разработку, которые предполагались для проектирования и получения железнодорожных разрешений на прототип локомотива, а также из-за ограниченной отдачи, которую можно было ожидать от использования локомотива в туристических и «круизных» поездах. Был сделан вывод, что стоимость постройки локомотива может быть оправдана только в том случае, если первоначальные затраты на его разработку были «списаны».

Исследование [ править ]

Команда проекта также провела обширное исследование возможностей разработки альтернативных конструкций, основанных на концепции высокой эффективности и низких эксплуатационных расходов 5AT. Особое внимание было уделено возможностям паровой тяги (на угле ) для транспортировки угля в таких развивающихся странах, как Индонезия , эксплуатационные расходы которых, по оценкам, были значительно ниже, чем для дизельной и электрической тяги.

Характеристики локомотива 5АТ [ править ]

Прогнозы [ править ]

Прогнозируемые характеристики локомотива 5AT резюмируются следующим образом: ^[14]

• Максимальная продолжительная рабочая скорость 180 км / ч / 113 миль / ч (максимальная расчетная скорость 200 км / ч / 125 миль / ч);
• Максимальная тяговая мощность 1890 кВт / 2535 л.с. при 113 км / ч / 70 миль / ч;
• Удельная мощность 12 кВт на тонну (на дышле);
• Максимальный тепловой КПД дышла 11,8% (указанная эффективность 14%);
• Рабочий диапазон между заправками топливом 925 км (575 миль) и между заправками 610 км (380 миль) при «средних условиях»;
• Рабочий диапазон между заправкой топливом 552 км (343 мили) и между заправкой водой 367 км (228 миль) при максимальной рабочей скорости и мощности.

Технические достижения [ править ]

Вышеупомянутые прогнозы производительности были основаны на нескольких технических достижениях, в основном разработанных Ing. LD Porta , все из которых были проверены на практике, в большинстве случаев на SAR Class 26 «Красный дьявол» Уордейла и описаны в книге Уордейла ^[15] по этому вопросу. Эти достижения можно резюмировать следующим образом:

• Высокое давление в котле: 2100 кПа (305 фунтов на кв. Дюйм);
• Высокая температура перегрева: 450 ° C;
• Выхлопная система Lempor для минимизации противодавления в цилиндре;
• Предварительный подогрев питательной воды;
• Предварительный подогрев воздуха для горения;
• Большие обтекаемые паровые трубы, проходы и парогенераторы;
• Большие клапаны и порты клапанов для облегчения свободного потока пара в цилиндры и из них;
• Большой ход поршня для минимизации массы поршня и утечки пара;
• Поршни и клапаны снабжены кольцами дизельного качества для уменьшения утечки пара;
• Жесткие допуски во всем (соответствует современным стандартам дизельного топлива);
• Надежная изоляция сверхвысокого качества для минимизации тепловых потерь;
• Система воздушного шлифования и профили обода с улучшенной адгезией для контроля проскальзывания колес;
• Зажимные тормоза на всех колесах для улучшения тормозных характеристик и сокращения тормозного пути;
• Сверхлегкое движение (штоки, поршни и поршневые клапаны) для минимизации сил инерции и, следовательно, требований к балансировке (и, следовательно, удар молотка по гусенице).

Особенности дизайна [ править ]

Кроме того, локомотив должен был включать в себя следующие функции, которые позволили бы минимизировать требования к техническому обслуживанию и повысить его надежность:

• Улучшенный дизайн компонентов с использованием CAD / CAM для обеспечения жестких допусков и точной подгонки;
• Анализ напряжений всех критических компонентов методом конечных элементов для точного определения уровней напряжений в критических компонентах;
• Лучшие материалы - включая подшипники, смазочные материалы, изнашиваемые детали, изоляцию и т. Д .;
• Замена болтов и заклепок по возможности на сварные соединения, что исключает возможность ослабления компонентов.
• Простая двухцилиндровая конструкция для минимизации количества движущихся компонентов.
• Нет недоступных компонентов.
• Использование правил AAR там, где это необходимо, правила Американской ассоциации железных дорог, как правило, являются наиболее надежными правилами проектирования, когда необходимо использовать эмпирические методы.
• Роликовые подшипники на всех осях, шатунные шейки, ходовой и клапанный механизм, обеспечивающие практически нулевой износ и минимальную вибрацию;
• Саморегулирующиеся клинья на всех ведущих и сцепленных буксах для устранения зазоров между буксами и рамой, предотвращения ударов и вибрации, связанных с износом букс;
• Прочные рожковые стойки для минимизации риска растрескивания рамы в верхних углах рожков;
• Улучшенная трибология клапанов и цилиндров для минимизации износа колец и гильз;
• Шатуны на поршнях для уменьшения износа поршневых колец и цилиндров;
• Цельносварной котел - устраняет проблемы, связанные с заклепочными швами и резьбовыми стойками. Отсутствие утечки или щелочного охрупчивания ;
• Эффективная очистка котловой воды, практически исключающая обслуживание котла.
• Превосходная конструкция стойки топки минимизирует вероятность поломки стойки;
• Жесткое тягово-сцепное устройство для предотвращения «штамповки» и вибрации;
• Плавкие заглушки для топки капельного типа - безопаснее обычных свинцовых заглушек;
• Сталь нержавеющая для тендера и коптильни;
• Улучшенные соединения котла и рамы для увеличения жесткости и уменьшения деформации рамы;
• Зажимные тормоза для минимизации нагрузок на оси и осевые подшипники из-за тормозных сил;
• Централизованная система дозирования смазки для автоматической смазки всех поверхностей скольжения и т.д .;
• Гильзы клапанов охлаждаются насыщенным паром для защиты смазочных материалов от экстремальных температур, связанных с сильно перегретым паром.

Приостановление проекта [ править ]

В марте 2012 года, после одиннадцати лет разработки, было принято решение приостановить проект из-за отсутствия финансовой поддержки. ^[16] В технико-экономическом обосновании проекта было подсчитано, что финансирование, необходимое для завершения детального проектирования, изготовления, сборки, испытаний и утверждения основной линии для прототипа локомотива, составило немногим более 10 миллионов фунтов стерлингов в ценах 2010 года. Однако последующие «производственные» локомотивы оценивались примерно в 2,5 миллиона фунтов стерлингов, стоимость, которая могла быть оправдана ожидаемой прибылью от перевозки роскошных высокоскоростных круизных и туристических поездов, для которых предназначалась концепция. После приостановки проекта проектная группа была преобразована в Advanced Steam Traction Trust.предоставить инженерные ресурсы для альтернативных проектов либо в виде новых проектов, либо в виде улучшений существующих проектов. ^[17]

См. Также [ править ]

• Передовая паровая технология
• Паровозы 21 века

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Advanced Steam Traction Trust
• "Лучшая страница Steam" Хью Одома