Vaskerekű erőművek II. - gázturbinás mozdonyok és motorvonatok 4. rész
- 2014.07.16.
- 5
Sziasztok! Hosszú-hosszú hallgatás után újra itt vagyok :). A 4. részben a szovjet és orosz óriás gázturbinások kerülnek sorra, illetve az amerikai Westingouse próbálkozása a gázturbinás hajtás vasút alkalmazására.
A Westinghouse gázturbinás kísérlete, a cápaorrú "Blue Goose"
Hm, úgy látszik a 40-es, 50-es években Amerikában minden furcsa járművet goose-nak, azaz libának neveztek el... ott volt a "Spruce Goose" a repülőknél, a "Tin Goose" az autóknál, erre itt meg "Blue Goose" :). Hát, legyen.
Az USA-ban nem csak a General Electric próbálkozott komolyabban a gázturbinás mozdonyokkal, hanem egy másik nagy amerikai cég, a Westinghouse (róla inkább az önműködő légfékberendezések és az atomreaktorok juthatnak eszünkbe). A megvalósult 2 darab kísérleti példány azonban nem volt elég sem ahhoz, hogy elterjessze a turbógépeket a vasutakon, de még ahhoz sem, hogy felvegye a versenyt a GE mozdonyaival. A Westinghouse a „nulladik generációs” GE-101-essel egy időben, a 40-es, 50-es évek fordulóján készült el a két prototípussal.
A legnagyobb különbség a GE-khez képest az volt, hogy a Westinghouse mozdonyokat nem teher-, hanem gyorsvonatok továbbítására szánták. Az akkoriban dúló expressz-őrület (amely az áramvonalas gőzmozdonyok és a „turcsiorrú” dízelek elterjedésével köszöntött be) szinte kiáltott egy olyan mozdonyért, amely minden eddiginél nagyobb sebességgel tud haladni anélkül, hogy villamosítani kellene a pályát. A háború után (hang)robbanásszerű fejlődésnek induló sugárhajtás korában ráadásul még jobban hangzott volna egy olyan vonat, amelyet egy „vasúti repülőgép” vontat. A Westinghouse-gázturbinás ezért hosszú tengelyáttételeinek köszönhetően akár a 100 mérföld/órás, azaz a 161 km/h-s sebességet is el tudta érni, és kinézetre is inkább elegáns volt, nem olyan robusztus, mint a GE-tehermozdonyok.
A főgép. Balról jobbra haladva látszik a két generátor, a generátorok és a turbina közötti hajtómű (fordulatszám-csökkentő fogaskerék-áttétel), a turbina, az égőterek és a kompresszor.(Forrás: http://railroadlocomotives.blogspot.hu/2010/10/westinghouse-gas-turbine-electric-2.html)
A Westinghouse nem egy, hanem két gázturbinát szerelt mindegyik mozdonyba. A turbinák egyenként 2000 lóerő teljesítményűek voltak (6000 LE volt a turbinatengelyen mérhető teljesítmény, de 4000 lóerőt elvitt a kompresszor és a segédüzemek meghajtása), így 4000 lóerős lett egy mozdony. A főgépeknek 23 fokozatú kompresszora, tizenkét különálló égőtere és 8 fokozatú turbinakereke volt. A turbinák egyenként két főgenerátort hajtottak meg egy 10-es lassító áttételen keresztül. A mozdony tengelyelrendezése ugyanaz volt, mint GE-s ellenfeleinek. Négy darab kéttengelyes forgóváz, amelyek a mozdony elején és végén páronként lettek beépítve. Így minden turbina egy-egy forgóváz-csoportot, minden generátor egy forgóvázat látott el árammal. A gépezet indítása úgy történt, hogy az egyik generátorral (azt motorüzemben használva) elkezdték felpörgetni a turbinát, majd kellő fordulatszám elérésekor begyújtották azt. Innentől kezdve még 2 percig tartott, míg a főgépek elérték az alapjáratot (a gázturbinások egyik furcsasága, hogy az alapjárati fordulatszám akár 60 %-a is lehet a maximális fordulatnak – a hagyományos dízelmozdonyoknál mindössze 25-30 % ez az arány).
A turbinák tervezésénél komoly gondot jelentett, hogy a különböző üzemállapotokban nagyon különböző volt az alkatrészek hőmérséklete (egymáshoz képest is), és a hőtágulás miatt igen nehezen lehetett összetervezni őket. Míg kis terhelésen a turbina üzemi hőmérséklete 400 Celsius-fok körül alakult, maximális terhelésen elérhette a 750 fokot is (szintén Celsiusban). A gyakori és jelentős hőmérséklet-változások igen nagy termikus igénybevételt jelentettek az alkatrészeknek, és talán mondanom sem kell, hogy ezt csak nagyon drága melegszilárd acélötvözetekkel, nikkelbázisú fémekkel lehetett megoldani, ami eléggé megdrágította a gyártást.
A higanygőzös egyenirányítók segítségével egyenirányított áram hajtotta meg a nyolc darab egyenáramú vontatómotort. A nyolctengelyes mozdony óriási indító vonóerőre volt képes (mivel a teljes 230 tonnás tömeg a hajtott kerekeken nyugodott), 12 km/h-s (8 mérföldes) sebességnél több mint 520 kN-t tudott kifejteni a különleges meghajtás segítségével. Ez a valaha volt legerősebb gőzmozdonyokkal összevethető adat, úgy, hogy a gázturbinás mozdony még a hatalmasnak tűnő tömeg ellenére is kevesebbet nyomott egy ekkora gőzösnél, a gázturbina is kevesebbet fogyasztott. Ja igen, az üzemanyag Bunker-C olaj volt, akárcsak a többi hasonló mozdonynál. A Westinghouse-gépekben egy külön gőzfejlesztő is helyet kapott a vonatfűtő berendezésnek (20 ezer literes víztartállyal – a betöltött vízmennyiséggel a tengelyterhelést is lehetett „finomhangolni”). A mozdony olajtartálya kisebb volt, mint a GE-mozdonyoké, „mindössze” 15 ezer literes + 1800 liter gázolaj a kiegészítő 75 lóerős dízelmotornak (illetve a turbinának, amely indításkor szintén gázolajjal ment egy pár percig).
A Westinghouse már a háború utolsó évében, 1945-ben nekilátott a tervezésnek, ezzel megelőzte a GE-t. 1948-ban lett kész az első prototípus, amelyet először „stabilmotorként”, áramfejlesztőként tesztelték, tehát a poszt címének megfelelően tényleg egy vaskerekű erőműként szolgált. A GE prototípus mozdonya, amely szintén ezekben az időkben futott próbaköreit, hatékonyabbnak bizonyult. Turbinái egyrészt nagyobb teljesítmény mellett kevesebbet fogyasztottak, másrészt a Westinghouse mozdonyokban két gázturbina és négy generátor volt, a GE-gépekben pedig egy turbina hajtott egy generátort; ez sokkal kevesebb hibalehetőséget jelent. A Westinghouse ugyan végrehajtott néhány változtatást (2250 LE-re növelte az egységteljesítményt, így a mozdony 4500 lóerős lett), de a Union Pacific már letette a garast a GE mellett. A két prototípuson kívül nem készült több ezekből a mozdonyokból.
Szovjet-Oroszországban...
A Szovjetunióban az 50-es évektől próbálkoztak meg a gázturbinák vasúti adaptálásával. Az első kísérlet 1959-ben vette kezdetét. A terv egy kétszekciós Co-Co+Co-Co tengelyelrendezésű (12 tengelyes) tehervonati mozdony megalkotása lett volna, de a G1-01 típusú gázturbinásból végül csak az egyik szekció készült el, amivel egészen a 70-es évek elejéig zajlottak a próbák. A dízelmozdony gyártási helye a magyar mozdonyfanoknak ismerős lehet, ugyanis a gépet Vorosilovgrádban (ma Luganszk) a Kolomna mozdonygyárban építették meg. A szabaddugattyús kétütemű (hajtókar nélküli) dízelmotorból (gázgenerátorból) és egy gázturbinából álló hajtás összteljesítménye 3000 lóerő volt, a turbina hidrodinamikus hajtómű segítségével hajtott meg egy nagy dinamót, amely a hat egyenáramú vontatómotort táplálta. Huh, ez mi is akkor? Dízel-gázturbinás-hidroelektromos mozdony? :) (jó, tágabb értelemben sima gázturbina-elektromos) Az egyetlen megépült gép későbbi sorsa ismeretlen.
A G1-01-es szovjet gázturbinás a luganszki Kolomna-gyárban készült, akárcsak a Magyarországon (és kb. az egész volt keleti blokkban) megtalálható M62-es "Szergejek". A számok a következőket jelölik: 1.) Kompresszor 2.) Égőtér 3.) Turbinafokozatok 4.) A fődinamó hajtóműve 5.) Fődinamó 6.) Segéddízelmotor 7.) Villamos készülékszekrény 8.) Hűtőventilátor 9.) Olajtartály 10.) Légsűrítő a fékberendezéshez (Forrás: http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Gas-Turbine+Locomotive)
A másik, már sikeresebb konstrukció, a GP-1 nevet kapó, szintén kétszekciós, 12 tengelyes mozdony volt, melynek tesztelése 1964-ben kezdődött. Végül csak két egység készült el, melyek GP-0001 és GP-0002 besorolást kaptak. A gépek menetrendi üzemben is dolgoztak, maximális teljesítményük 3500 LE volt.
A szerzőről
Techstory