Как устроен паровоз

“Вы еще не знаете, как устроен паровоз!” Помните фразу из одного из любимейших фильмов советского детства “Веселые истории” литовской киностудии (если в силу возраста не видели – смотрите в самом конце)? А вот прямо сейчас и узнаем.

«Вот поезд подъехал — бушует котел, помощник всё в топке шурует»

Еще каких то 45 лет назад такие паровозы работали на железной дороге и в Нарве. А сколько копоти от них было! Она лежала везде в районе километра от железной дороги.

Паровоз состоит из трёх основных частей: котла, паровой машины и экипажной части.

Наглядная модель в разрезе устройства паровоза серии Э в Музее российских железных дорог в С.Петербурге на Балтийском вокзале. Фото: Алексей Алексеев

Кроме того в состав паровоза включается тендер — специальная повозка, где хранятся запасы воды и топлива.

Тендер паровоза в разрезе, основной объём 2/3 хорошо видно это запас воды

Надпись о количестве запаса воды и угля на тендере паровоза серии Л «Лебедянка». Фото: Алексей Алексеев

Главное лицо на паровозе — это конечно же машинист, который находится как говорят локомотивщики за правым крылом. Отопление и смазку трущихся деталей паровоза осуществляет помощник машиниста. Его рабочее место за левым крылом паровоза. А вспомогательные работы выполняет кочегар, его зона ответственности это тендер паровоза, а основная задача это переброска угля уз глубин тендера к лотку ближе к будке.

«А как нам проехать то на Бологое?» «Да очень просто, езжай всё время прямо по железной дороге — рельсы выведут». Машинист и помощник в будке паровоза серии Л. Фото: Иван Шаповалов

Топливом для паровоза могут служить дрова, каменный уголь, мазут, нефть, торф, сланец, а также все мыслимые и немыслимые виды горючих материалов. Например старые пропитанные креозотом шпалы, доски, промасленная ветошь. После революции 1917 года в Гражданскую войну были известны случаи использования в качестве топлива для паровоза… сушёной воблы. В общем всё что способно создать жар и поднять давление пара в котле паровоза.

Паровозный котёл с нагромождением вентилей и манометрами, понятными только локомотивной бригаде паровоза серии Л «Лебедянка». Фото: Иван Шаповалов

Твёрдое топливо для паровоза закидывают в тендер при помощи грейферного крана на ж.д. ходу или автопогрузчиком в наши дни.

Загрузка угля в тендер тяжелого грузового паровоза серии ФД грейферным паровым краном ПК-6 на ж.д. ходу

Воду в тендер паровоза набирают в депо или на станциях из гидроколонок.

Набор воды под большим напором в тендер паровоза из гидроколонки

Твёрдое топливо (уголь) закидывают в топку лопатой или в ручную (дрова, торфяные брикеты).

На мощных тяжелых паровозах уголь подают с помощью механического устройства — углеподатчика (стокера).

«На таких монстрах, как ФД или ИС, у которых колосниковая решетка имеет площадь кухни стандартной квартиры в хрущевке, без стокера вообще ездить нельзя, хотя и были такие скареды среди машинистов, которые заставляли свою бригаду ехать не «на стокере», а «на лопате» ради того, чтобы таким образом сэкономить и подзаработать. Иные соглашались, но большинство после первой же поездки на «стокере Горбачева», отлежавшись, весьма охотно переходили на обычный механический стокер».А.Б. Вульфов из книги «Повседневная жизнь российских железных дорог»

Жидкое топливо (нефть, мазут) распыляется в топке форсунками.

Воду в котёл из тендера закачивают с помощью специального насоса — инжектора, который решает задачу подачу воды, используя энергию пара без каких-либо механических устройств.

Закачка воды в котел паровоза инжектором

В топке котла на колосниковой решётке сгорает топливо. Тепло (до 1700 градусов Цельсия) выделяемое в результате сгорания топлива, распространяется по дымогарным и жаровым трубам через слой воды называемым «зеркалом», находящейся в цилиндрической части котла паровоза. Вода, омывая трубы, при этом закипает. Образовавшийся пар скапливается в особом устройстве в виде колпака — сухопарнике.

Колосниковая решетка в топке паровоза. Жаровые и дымогарные трубы

Для загрузки твердого топлива в задней части котла имеется специальное шуровочное отверстие (или просто шуровка). На цилиндрической части котла (на фото справа) установлены жаровые и дымогарные трубы.

Шуровочное отверстие — «всепоглощающая пасть»

«До революции, в Гражданскую, а в прифронтовой полосе и в Великую Отечественную войну паровозы на многих линиях топили дровами. Двухметровыми! Потому у паровозов царской поры и шуровки круглые — под форму полена».А.Б. Вульфов из книги «Повседневная жизнь российских железных дорог»

Паровозный котёл с круглым шуровочным отверстием и распашной дверцей на дореволюционном паровозе серии Ов прозванным машинистами «Овечка». Фото с сайта цжд.рф

А вот потом стали делать паровозные «пасти» вытянутыми, полуовальными, для того чтобы удобно было лопату в них при броске угля располагать.

Бушующая адским огнём шуровка котла на паровозе серии Су с откатными на роликах дверцами. Фото: Алексей Алексеев

Заброс угля лопатой в шуровку

Для сбора золы и шлака под топкой установлен зольник. Регулирование подвода воздуха осуществляют с помощью открытия и закрытия сифона и поддувала.

Сверху, на цилиндрической части котла установлен установлен сухопарник, в котором размещён регуляторный клапан.

Жаровые и дымогарные трубы, а также сухопарник над ними

Когда машинист с помощью главного рычага (регулятора) открывает специальную заслонку, регулирующую выход пара — он устремляется из котла (сухопарника) в паровую машину.

Машинист открывает регулятор — главный орган управляющий тягой паровоза

Сухопарник и тяги идущие от регулятора на заслонку на паровозе серии Л «Лебедянка». Фото: Алексей Алексеев

Чтобы машинист мог менять направление движения и регулировать отсечку на паровозе помимо регулятора установлен ещё один важный орган управления — реверс. На мощных паровозах реверс оснащен пневматическим приводом.

Паровая машина состоит из: цилиндра, золотника, поршня и движущего механизма (сложной системы рычагов, называемых дышлами и тягами).

Эти рычаги, управляя золотником, обеспечивают парораспределение и перемену хода (вперед-назад), а также передают усилия от парового цилиндра на колёса — и паровоз перемещается по рельсам.

Цилиндры, поршень и золотник

Золотник дозирует количество пара, которое попадает в рабочую часть цилиндра и давит на поршень. Иными словами отсекает лишний пар.

Выход лишнего пара в момент отсечки на паровозе серии Л. Фото: Алексей Алексеев

Экипажная часть паровоза — это рама, рессоры и колеса. По ней определяют тип паровоза или так называемую колёсную формулу. Маленькие передние колёса, позволяющие паровозу лучше вписаться в кривую на скорости называются бегунковыми (бегунками).

Колёса на которые передается движущий момент от паровой машины, они же и перемещают паровоз — называются движущими.

Движущие колеса на паровозе серии Л «Лебедянка» с колёсной формулой 1-5-0 (одно бегунковое колёсо впереди, далее следом пять движущих колес и отсутствующие поддерживающие колёса). Фото: Алексей Алексеев

Под будкой паровоза и паровым котлом могут располагаться поддерживающие колёса.

Поддерживающие колёса на паровозе серии П36 «Генерал». Фото: Алексей Алексеев

Паровоз не оборудован кабиной, как многие ошибочно или по не знанию называют ей будку паровозной бригады, расположенную сзади за котлом паровоза.

В будке паровоза серии Л «Лебедянка», станция Осташков, Бологое-Полоцкая линия ОКТ ж.д. Фото: Иван Шаповалов

Алексей Алексеев

«Весёлые истории» — детский фильм трёх литовских режиссёров Стасиса Мотеюнаса, Альгимантаса Кундялиса, Гитиса Лукшаса по сценарию Николая Носова. Фильм состоит из трёх новелл, сюжетно слабо связанных между собой темой сбора металлолома школьниками в Советской Литве. В основе новелл – рассказы Николая Носова «И я помогаю» (1956), «Про Гену» и «Телефон» (1947).

Первая новелла «Непоседа» рассказывает о внучке профессора-химика, убежавшей из дома после неудачного химического опыта, проведённого ею.

Вторая новелла «Плутишка» повествует о залгавшемся школьнике, обманывающем родителей и учительницу.

Героями третьей новеллы «Телефон» являются два друга-школьника, в качестве приза за сбор металлолома получивших два детских проводных телефонных аппарата.

Как были устроены паровозы

Так выглядит кабина паровоза «Серго Орджоникидзе» (это СО17-1137). Множество трубок сверху — это пароразборная колонка, к каждому потребителю отходит своя труба. А потребителей в уже достаточно зрелом технически паровозе много: две паровые машины слева и справа для движения колёс, свисток, механический углеподатчик, инжекторы для закачки воды, электрический генератор для освещения, насос для воздушной магистрали и так далее.

До электрических ламп использовали керосиновые фонари прямо впереди паровоза и ацетиленовые химические прожекторы. Потом примерно в начале двадцатого века «люксовые» вагоны обзавелись электрическим светом, а потом и паровоз стал освещаться яркими лампами, в частности, чтобы видеть, что происходит с колёсами и осями. Потому что помощнику машиниста иногда нужно было выйти на ходу и постучать кувалдой по кулисе, так как снег забился и смёрзся в лёд.

Отечественный пассажирский паровоз отличается от грузового визуально очень легко. Он выглядит нарядно, цветной (чаще всего зелёный или синий), у него большие сцепные колёса. Для пассажирского была важна скорость, для грузового — тяга, поэтому у грузового сцепные колёса меньше. И грузовые паровозы обычно чёрные.

Впереди паровоза есть маленькая бегунковая тележка, которая имеет возможность поворачиваться относительно основной рамы. Вот она сразу перед зелёной паровой машиной:

Она нужна для того, чтобы паровоз вписывался в кривые (мог поворачивать легче).

Вот паровая машина, она преобразует энергию пара в механическую энергию, движущую колёса:

За паровозом идёт вагон-тендер, туда грузятся запасы угля и воды. Обратите внимание на характерную русскую контрбудку: она соединяется с будкой на паровозе специально для обеспечения более комфортных условий работы паровозной бригады в зимнее время.

Вот принципиальное устройство паровоза (здесь и дальше мы ходим по Музею железных дорог России в Петербурге). Они сделали замечательный стенд с анатомией паровоза:

Чтобы паровоз шёл, в него надо загрузить уголь (топливо), воду (рабочее тело) и бригаду из машиниста, помощника машиниста и кочегара. Вот так с помощью гидроколонки грузилась вода через специальный люк в тендере:

Дальше бригада топит котёл и управляет поездом. Соответственно выделяются топка, котёл, колпак сухопарника и труба. Около колёс — паровые машины, которые делают движение из энергии пара. Внутри паровоза происходит парообразование, затем пару раз пар прогоняется по контуру трубок внутри устройства.

Паровозом почти до современности управлять надо было очень нежно и аккуратно, и для этого нужен был высокий профессионализм. Дело в том, что любой участок пути имеет наклоны: спуски и подъёмы. Вагоны взаимодействуют неравномерно, и сцепки между ними рвутся. Поезд может рассыпаться, и это закончится плохо. Плюс просто надо учитывать огромную инерцию и уметь управлять всей этой махиной. Поэтому в будке были два квалифицированных человека: помощник, умеющий топить котёл, и машинист, умеющий управлять поездом и вообще всё остальное.

Вот рабочее место машиниста и его обзор:

А вот помощника с дверью наружу:

Кочегар, вопреки распространённому мнению, не топил, а просто подавал уголь в бункер в паровозе из тендера. Это обычно был здоровый мужик, который умел много работать лопатой.

На этой лопате, кстати, помощники сдавали негласный экзамен машинистам при приёме в бригаду. Надо было пожарить яичницу. Для этого надо было равномерно растопить топку, закидывая уголь по углам отсека, правильно удерживать лопату, оценивать температуру в отсеке по цвету деталей и угля и управлять температурой лопаты. Если яичница получалась сгоревшей или «с соплями», это был негодный помощник. Если отличной — можно было есть, запивая водой из баков. Вот из этого, где написано «Вода отравлена, пить нельзя»:

Воду из баков, несмотря на надпись, кипятил и пил почти каждый машинист. Но это было запрещено, потому что после загрузки воды в неё надо было кинуть несколько таблеток средства от накипи, которое не очень полезно для здоровья. Это чтобы трубочки внутри паровых и водяных систем не забивались слишком быстро. Мягкая вода так ценилась, что, если находился источник около железной дороги, там сразу ставилась станция, даже если не было населённого пункта по дороге. Среднее расстояние между английскими станциями — 20 километров, а между нашими — 80. И то потому, что это почти предел хода паровоза без дозаправки водой.

Это проблема, и требовалось хоть какое-то её решение. Первый дизельный тепловоз придумали и собрали у нас, чтобы решить часть недостатков паровозной системы. Конкретно очень хотелось уйти от зависимости по воде и упростить манёвры на станциях. Маневровый тепловоз хорош тем, что его не надо постоянно топить: есть работа — включил двигатель, нет работы — выключил. В итоге попробовали собрать прототип и сделали вот это творение сумрачного русского гения — Щ-ЭЛ-1 1924 года:

Он, увы, проработал недолго и широко не распространился. У прототипа было слишком много проблем, связанных с тем, что пар давал мгновенную обратную связь, а ДВС требовал коробку передач между двигателем и колёсами. Переключение передач создавало жёсткие толчки, и они могли послужить причиной обрыва сцепок. Понадобилась электрическая система передач, что повлекло вот такую конструкцию:

В итоге на некоторое время от тепловозов отказались и стали проводить опыты сразу с электрическими двигателями. Как вы можете догадаться, аккумуляторы тогда были не очень, и поэтому распространение они получили только там, где могли ходить трамваи. То есть на трамвайных рельсах по ночам ползали грузовые поезда для предприятий Москвы.

Но, конечно, паровозы всё больше и больше устаревали. В какой-то момент в СССР сделали невероятно красивый и эффективный паровоз. Вот он, в музее стоит последний паровоз серии П36. У него четырёхзначный номер 0251, но произвели его ровно вот столько:

Из-за этого лампаса его прозвали «Генерал».

И примерно в этот же момент Америка сняла с производства паровозы, и у нас на XX съезде партии Хрущёв решил тоже поставить на тепловозы. Так появился ТЭЗ — убийца паровозов:

А это палубные крепежи для того, чтобы поставить тепловоз в СССР морем. Везли через Владивосток и вагоны (разобранные), и тепловозы.

Потом была богатая история тепловозов СССР. Из интересного стоит отметить вот эти экспонаты:

Рейсовый дизельный автобус АВ 758 — румынский. Ходил он 110 километров в час, то есть не сильно быстрее паровозов (паровозы могли и до 120 км/ч развить), но зато не останавливался для дозаправки водой.

Вот на ТЭ-6769 (Т означает трофейный эквивалент того, что после Т, то есть максимально близкий по характеристикам к серии Э) очень хорошо видно песочницу:

Отводы от неё ведут к каждому колесу и заканчиваются примерно вот так:

Так песок подаётся под колёса для увеличения трения. Это нужно при экстренном торможении или при обледенении путей.

Под колёсами ещё хорошо видно рессоры, магистрали и тормоза:

А вот с помощью этого устройства можно было узнать скорость паровоза:

Скорость вращения снималась с передней оси, а затем преобразовывалась в линейную скорость на приборе.

Есть ещё интересный класс паровозов, это так называемые паровозы-танки. Они отличаются от обычных только тем, что уголь и вода у них — на самом паровозе, а не в тендере:

Понятно, что запасы там не очень большие, но иногда так действительно проще.

На этом танке есть отличный карбидный фонарь. Верхний с жёлто-оранжевой кромкой — это «американский фонарь», он же — ацетиленовый химический прожектор. В ёмкость с карбидом капала вода (напор воды регулировался вручную), она реагировала, выделялся горючий газ, который затем горел в горелке. Получалось яркое пламя, которое давало света куда больше, чем «фары на свечах» снизу. Кстати, свечные фонари — съёмные, чтобы можно было осмотреть паровоз. Позже стали делать освещение. Вот лампа серии СО, которая освещает колёса:

И, возвращаясь к рабочему месту помощника машиниста СО, там рядом — распредщит, пока небольшой, как раз для таких ламп:

Очень интересно устройство поворотного круга. Депо тогда были основаны на архитектуре поворотного круга:

Эти паровозы в музее были расставлены именно таким кругом, который находится в центре экспозиции (это когда-то было действующее депо):

Альтернатива такому кругу — треугольники стрелок. Но круги, как видите, были куда удобнее, особенно когда от ручного поворота перешли к двигателям.

Теперь давайте посмотрим на паровозы сверху. Вот здесь хорошо видно шнек для подачи угля из тендера:

Предохранительные клапаны (позже на более мощных паровозах их стали делать по три, тут два на случай выхода одного из строя):

На тепловозах сверху и с боков — ещё характерные решётки для холодильника: поскольку двигатели ставили судовые, надо было их как-то охлаждать, чтобы не закипели. В воде это просто (водой), а на железной дороге до четверти локомотива занимает холодильная установка.

Вот это реконструкция середины рабочего дня на станции:

Сзади видно таблицу с локомотивами и начальниками бригад. Бригады могли быть закреплены за локомотивом (три бригады, один старший машинист) или меняться. Первый способ обеспечивал лучшее обслуживание «родного» локомотива, а второй — меньший пробег, поскольку бригады отдыхали в оборотном депо и иногда не могли сразу выйти назад.

И последнее. Паровоз с большим аккумулятором для пара, бестопочный. Он использовался на химических заводах, где огонь был запрещён:

Передняя часть — это большой бак для пара, по сути. Паровоз приходил к котлу, заправлялся вот так:

И шёл в опасную зону работать. Пара хватало примерно на два часа.

Який запас ходу показали недорогі електрокари 2024 року

Фахівці з’ясували, що насправді здатні проїхати електрокари в реальному світі, щоб порівняти запас ходу з паспортними показниками.

У ході дослідження недорогі моделі показали свої можливості.

Результати дослідження було опубліковано на сайті Motor1. Експерти зафіксували максимальний запас ходу кожного перевіреного електрокара.

У тесті брали участь і найдорожчі преміальні моделі. А ми в OBOZ.UA вибрали найдоступніші з них – адже на такі автомобілі спостерігається найвищий попит.

Запас ходу електромобілів у реальному світі:

• Tesla Model 3 (батарея 75 кВтг) – 498 км (заявлено 629 км);

• BYD Seal (батарея 82 кВтг) – 452 км (заявлено 570 км);

• Volkswagen ID.7 (батарея 77 кВтг) – 400 км (заявлено 621 км);

• Fiat 600e (батарея 51 кВтг) – 282 км (заявлено 409 км);

• Jeep Avenger (батарея 51 кВтг) – 275 км (заявлено 401 км);

• Toyota bZ4X (батарея 64 кВтг) – 249 км (заявлено 419 км);

Усі моделі показали суттєве падіння запасу ходу. Кросовер Toyota bZ4X майже на 40% відстав від свого паспортного показника. Китайський BYD Seal “не доїхав” понад 20%.

І навіть Tesla Model 3 не впоралася – реальний запас ходу виявився на 21% нижчим.