Газотурбовоз XX11 века с авиационным двигателем

миниатюра

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, конкретно к силовым установкам локомотива, выполненным на базе газотурбинного двигателя (турбопоезда или газотурбовоза), который в качестве топлива использует сжиженный природный газ – СПГ.
Работы по созданию газотурбовоза проведены в СССР и за рубежом. В Западной Европе наиболее интенсивные работы по газотурбовозам впервые были развернуты во Франции и привели к созданию газотурбовоза.
Газотурбовоз 1 (рис.1..3) содержит корпус 2, состоящий из боковых стенок 3 и крыши 4.

Рис.1
Корпус 2 установлен на платформе 5. Внутри корпуса 2 установлен вспомогательный дизель 6. К боковым стенкам 3 корпуса 2 прикреплены мотогондолы 7, в которых установлены турбовинтовые газотурбинные двигатели 8 с воздушными винтами 9 и реверсом 10. На крыше 4 установлен, по меньшей мере, один аэродинамический стабилизатор 11. Вспомогательный дизель 6 и турбовинтовые газотурбинные двигатели 8 соединены между собой через управляемую муфту 12 соединительным валом 13 и раздаточную коробку 14. Из раздаточной коробки 14 выходит силовой вал 15, другой конец которого соединен с электрогенератором 16, который кабелем 17 соединен с тяговым приводом (приводами) 18, которые соединены с колесными парами 19. Колесные пары 19 установлены на рельсах 20.
Турбовинтовые газотурбинные двигатели 8 содержат (рис. 4) воздушный винт 9, входное устройство 21 и два турбокомпрессора первый — 22 и второй -23, выполненных по биротативной схеме, т. е. без сопловых и направляющих аппаратов, с возможностью вращения в противоположные стороны.

Рис.2

Турбокомпрессор 22, содержащий компрессор низ-кого давления 24 и турбину низкого давления 25. Компрессор низкого давления 24 содержит, по меньшей мере, одно рабочее колесо компрессора 26. Турбина низкого давления 25 содержит, по меньшей мере, одно рабочее колесо турбины 27. Рабочие колеса компрессора 26 и рабочее колесо (колеса) турбины 27 соединены внутренним валом 28 первого турбокомпрессора 22. Второй турбокомпрессор 23 содержит компрессор высокого давления 29 и турбину высокого давления 30. Компрессор высокого давления 29 содержит, по меньшей мере, одно рабочее колесо компрессора 26, а турбина высокого давления 30 содержит, по меньшей мере, одно рабочее колесо турбины 27. Рабочее колесо (колеса) компрессора 26 компрессора высокого давления 29 и рабочее колесо (колеса) турбины 27 турбины высокого давления 30 соединены внешним валом 31. Валы 28 и 31 установлены на подшипниках 32. Основная силовая установка 8 имеет внешний корпус 33, к которому крепится камера сгорания 34 с форсунками 35, к внешнему корпусу 33 также крепятся входное устройство 21 при помощи ребер 36 и реактивное сопло 37 при помощи радиальных ребер 38. Перед камерой сгорания 34 установлен спрямляющий направляющий аппарат 39, а за камерой сгорания 34 – сопловой аппарат 40.
Топливная система основной силовой установки 8 содержит топливопровод 41, в котором установлен топливный насос 42, соединенный с приводом 43. Газотурбовоз 1 имеет блок управления 44, который соединен электрическими связями 45 с приводом 43 и с управляемыми муфтами 12.
При работе сначала запускают вспомогательный дизель 6, потом турбовинтовые газотурбинные двигатели 8 при помощи вспомогательного дизеля 6, выполняющего функ-цию стартера раскручивают один из турбокомпрессоров 22 или 23, с пульта управления 44 запускают привод 43, который раскручивает топливный насос 42, топливо (сжиженный природный газ – СПГ) по топливопроводу 41 подается в форсунки 35 камеры сгорания 34, где воспламеняется при помощи пирозапальника или электрозапальника (на фиг. 1…3 не показан). Продукты сгорания проходят через турбину высокого давления 30 и турбину низкого давления 25. Мощность с турбин 25 и 30 передается на компрессоры 24 и 29, ко-торые сжимают воздух, идущий в камеру сгорания 34. Значительная честь мощности (70…80 %) передается на тяговый привод 16 и на колесные пары 17, которые, в основном создают тягу газотурбовоза (локомотива) 1 . Кроме того, две основные силовые установки 8 создают дополнительно реактивную тягу 20…30 % от общего тягового усилия.
При отказе одного из турбовинтовых газотурбинных двигателей 8, она отключается при помощи соответствующей управляемой муфты 12 и газотурбовоз 1 продолжает движение не снижая скорости за счет форсирования второй силовой установки. Возникшее при этом боковое усилие, компенсируется при помощи аэродинамических стабилизаторов 11.
Режим работы основных турбовинтовых газотурбинных двигателей 8 регулируется топливными насосами 42. Останов турбовинтовых газотурбинных двигателей 8 осуществляется прекращением подачи топлива. Реверсирование при помощи раздаточной коробки 14 (детально это устройство в материалах заявки не приведено). Аварийный останов осуществляется выключением турбовинтовых газотурбинных двигателей 8 и торможением, а маневрирование использованием вспомогательного дизеля 6. Вспомогательный дизель 6 используется и в качестве стартера для основных силовых установок. При неработающем вспомогательном дизеле 6 он отключатся при помощи управляемой муфты 12. Отключе-ние аварийного турбовинтового газотурбинного двигателя 8 от общей силовой схемы про-изводится также при помощи соответствующей управляемой муфты 14.
Применение изобретения позволило:
1. Повысить надежность локомотива за счет связи при помощи трансмиссии и раз-даточной коробки двух типов двигательных установок: турбовинтовых газотурбинных двигателей и вспомогательного дизеля и возможности продолжения движения при отказе одного из них.
2. Обеспечить работу газотурбовоза в нормальном режиме при отказе одного турбовинтового газотурбинного двигателя, за счет того, что основная доля тяги будет по прежнему создаваться колесными парами.
3. Обеспечить движение с небольшой скоростью при отказе двух турбовинтовых газотурбинных двигателей за счет использования вспомогательного дизеля (дизельного двигателя внутреннего сгорания), приводящего в действие электрогенератор через раздаточную коробку.
4. Обеспечить маневрирование газотурбовоза с применением вспомогательного ди-зеля.
5. Повысить КПД газотурбовоза га счет:
— более высокого КПД турбовинтовых двигателей по сравнению с турбореактив-ными на дозвуковых скоростях,
— более рациональной компоновки турбовинтовых двигателей, а именно, наличия двух каскадов компрессора и турбины у основных силовых установок и регенерации теп-ла на входе в основную силовую установку,
— использования для создания тяги газотурбовоза одновременно вращения колес-ных пар и тяги воздушных винтов.
6. Улучшить весовые характеристики и уменьшить осевой габарит турбовинтового газотурбинного двигателя за счет применения биротативной схемы.
7. Облегчить запуск за счет раскрутки только одного ротора турбовинтового газотурбинного двигателя без раскручивания другого ротора.
8. Облегчить условия работы роторов турбовинтовых газотурбинных двигателей за счет возможности их взаимного проскальзывания одного из двух роторов и их работы на различающихся частотах вращения.
8. Уменьшить вес и габариты турбовинтовых газотурбинных двигателей за счет применения биротативной схемы роторов.
9. Обеспечить противоположное вращение ступеней роторов турбовинтовых газотурбинных двигателей без применения редуктора.

Автор статьи: Патентный поверенный РФ Болотин Николай Борисович

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.