Выпуск 2 (45). Газотурбовозы ГТ101, ГТ1

ГТ101 — опытный советский газотурбовоз, изготовленный с свободнопоршневыми генераторами газов (СПГГ), разработанных под руководством А. Н. Шелеста. Проектировался в двухсекционном варианте, но в 1960 году на Луганском тепловозостроительном заводе была выпущена лишь опытная секция (ГТ101–001). Из-за ряда технических недостатков, а также из-за сворачивания в стране работ по газотурбовозам, ГТ101 в нормальную эксплуатацию не поступил.

В 1956 г. Луганский тепловозостроительный завод разработал технический проект двухсекционного газотурбовоза с шестиосными секциями, оборудованного газовой турбиной со свободно-поршневыми генераторами газов и электрической передачей постоянного тока. Масса проектируемого газотурбовоза получилась равной 138 т., соответственно нагрузка от колесной пары на рельсы — 23 т. Для уменьшения нагрузки на рельсы, в течение 1958–1959 гг. завод переработал проект, применив вместо электрической гидравлическую передачу. Проектный вес шестиосной секции газотурбовоза с гидравлической передачей составил 126 т. В 1960 г. по изменённому проекту была выпущена одна секция газотурбовоза, получившего обозначение серии ГТ101. Первый опытный рейс газотурбовоз совершил в июле 1961 г., а в октябре 1961 г. демонстрировался на выставке локомотивов на Рижском вокзале в Москве. Вскоре начались его испытания, в ходе которых были выявлен ряд недостатков, и в период 1962–1965 годов над ним проводились стендовые и наладочные работы. В конце 1965 г. газотурбовоз начал совершать опытные поездки с составами, но не был передан МПС для регулярной эксплуатации, так как требовал продолжения доводочных работ.

Газотурбовоз ГТ101 был первым и единственным в СССР локомотивом с разработанными под руководством А.Н. Шелеста свободно-поршневыми генератора газа (СПГГ), что позволяло получить более высокую приемистость силовой установки. Изначально на газотурбовозе были установлены четыре генератора газов СПГГ-95 около боковых стенок кузова и газовой турбины в центре кузова. СПГГ были выполнены с диаметром цилиндров дизельной полости 280 мм, компрессорной полости — 750 мм и ходом поршней при номинальном режиме 2 х 375 мм. При 714 циклах в минуту производительность одного СПГГ составляла 8280 кг /ч, температура газов — 515 °С, давление — 4,5 кгс/см2, адиабатическая мощность — 870 л. с. Поршни СПГГ были связаны между собой синхронизирующим механизмом, использовавшимся также для установки поршней в крайние положения при воздушном пуске от баллонов. Масса одного СПГГ равнялась 5500 кг. В ходе испытаний выяснилось, что регулировка были затруднены регулировка мощности газовой турбины, работа СПГГ с малой подачей топлива и переход на режим с выключением отдельных генераторов газа. В связи они были заменены новые СПГГ типа ОР-95, которые имели такие же диаметры цилиндров и ход поршней, как и у первые СПГГ. В качестве силовой установки была применена 5-ступенчатая газовая турбина с двусторонним отбором энергии. Она была рассчитана на мощность 3000 л.с. при частоте вращения ротора 8500 об/ мин и температуре подводимого к ней газа 500–520 °С, максимальная частота вращения ротора турбины была 9500 об/ мин. Турибина была изготовлена Брянским машиностроительным заводом. Вращающий момент от турбины через понижающие редукторы передается к гидромеханическим коробкам, установленным на тележках, от коробок при помощи карданных валов — к осевым редукторам, а от них через полые карданные валы, расположенные вокруг осей колесных пар, — к колесным парам. В гидромеханических коробках размещены гидротрансформаторы ГТК-ПТ, применяемые на тепловозах ТГ102. Передаточное отношение понижающего редуктора между турбиной и коробкой — 1:3,64, осевого редуктора — 1:4,31, общее передаточное отношение от турбины к движущим колесам 1:17,25. Осевые редукторы подвешены к раме тележки. Диаметр движущих колес — 1050 мм. Над каждой парой СПГГ и над вспомогательным дизелем установлены съемные холодильные камеры. Вспомогательный дизель 1Д6 мощностью 150 л.с. служил для привода генератора переменного тока, питавшего электродвигатели насосов, вентиляторов и тормозного компрессора ВП-3/9, а также через клиноремённую передачу вентиляторов холодильника, охлаждавшего масло турбины и гидропередачи. Также на газотурбовозе были размещены две кислотные аккумуляторные батареи 6СТЭ-128 общей емкостью 256 А•ч, тормозной компрессор ВП-3/9, пусковой компрессор, пусковые баллоны и другое вспомогательное оборудование. Управление силовой установкой газотурбовоза осуществлялось с помощью контроллера. Контроллер имел 16 рабочих позиций, из которых на первых четырех менялось количество включенных вентилей, регулирующих подачу газа, а на остальных позициях менялось давление газа у турбины от О до 4,25 кгс/см2. Это производилось за счет изменения количества подаваемого топлива в цилиндры генераторов газа. Цепи системы управления работали на постоянном токе с номинальным напряжением 75 В. Расчётная сила тяги газотурбовоза составляла 23000 кгс. при скорости 22 км/ч, максимальная скорость — 100 км/ч, расчётный коэффициент полезного действия в диапазоне скоростей 20–40 км/ч равнялся 24–27 %.

Газотурбовоз ГТ1 — российский опытный газотурбовоз. На нём используется электрическая передача: газотурбинный двигатель, работающий на сжиженном природном газе, соединён с генератором переменного тока, а вырабатываемый последним ток выпрямляется и подаётся на тяговые электродвигатели, которые и приводят локомотив в движение.

Газотурбовоз предназначен для эксплуатации на неэлектрифицированных участках железных дорог.

Разработка началась в декабре 2006 года после подписания соглашения между РЖД и Самарским научно-техническим комплексом имени Н. Д. Кузнецова, специалисты которого к тому времени создали действующий газотурбинный двигатель НК-361 на базе двигателя НК-32 и силовой блок тяговой секции газотурбовоза. В 2007 году изготовлен опытный газотурбовоз на базе электровоза ВЛ15–008. Двигатель изготовлен в Самаре, сборка локомотива осуществлена на Воронежском тепловозоремонтном заводе. 4 июля 2008 года ГТ1–001 впервые провел грузовой состав. Масса состава была равна 3 тыс. т, а испытания проходили на участке «Кинель — Жигулёвское море» Куйбышевской ЖД. Планируется, что первые газотурбовозы будут эксплуатироваться в районах Сибири, где имеются большие запасы природного газа. 22 декабря 2008 года — газотурбовоз ГТ1–001 впервые провел грузовой состав весом 10 тысяч тонн. 23 января 2009 года — газотурбовоз ГТ1–001 впервые провел грузовой состав весом 15 тысяч тонн. 12 октября 2009 года — ОАО «РЖД» получило Диплом Книги рекордов Гиннесса за создание самого мощного в мире магистрального газотурбовоза, работающего на сжиженном природном газе. 7 сентября 2011 года — газотурбовоз ГТ1–001 провел по кольцу ВНИИЖТ грузовой состав весом 16 тысяч тонн, что некоторыми российским СМИ было ошибочно истолковано как мировой рекорд. 2012 год — ГТ1–001 модернизирован с заменой дизельной силовой установки собстенных нужд на тяговую аккумуляторную батарею, получив индекс “h”. Август 2013 года — Людиновским тепловозостроительным заводом выпущен серийный образец газотурбовоза ГТ1h — ГТ1h-002, выполненный на восьмиосной ходовой части образца тепловоза ТЭМ7А, имеющий служебную массу 360 тонн и запас топлива 20 тонн.