Admin

История локомотивостроения в экспонатах ЦМЖТ России

А.Д. ПЕНИН, старший научный сотрудник, Центральный музей железнодорожного транспорта Российской Федерации (г. Санкт-Петербург)

Федеральное государственное бюджетное учреждение культуры «Центральный музей железнодорожного транспорта Российской Федерации» является одним из старейших научно-технических музеев мира. 26 сентября 2023 г. ему исполнилось 210 лет.
Гордостью коллекции музея являются натурные экспонаты и модели локомотивов — паровозов, тепловозов, электровозов, моторвагонного подвижного состава. Фонды натурного подвижного состава и моделей насчитывают 151 единицу хранения. На фондовой площадке натурного подвижного состава «Пионерский парк» на станции Лебяжье Октябрьской железной дороги, в Музее железных дорог России, на фондовой площадке станции Подмосковная находятся 27 паровозов, 15 тепловозов, 10 электровозов, 1 электросекция, 4 вагона дизель-поездов, 2 автомотрисы.
В экспозиции и фондах музея хранятся модели 45 паровозов, 19 тепловозов, 20 электровозов, 8 вагонов электропоездов. В фондах музея имеются альбомы чертежей, документы, фотографии, книги. Эти предметы рассказывают об истории строительства и эксплуатации железнодорожного подвижного состава, в частности, локомотивов.



Первыми локомотивами являлись паровозы. 220 лет назад, в 1803 г. английский изобретатель Ричард Тревитик построил
паровоз для промышленной железной дороги в Южном Уэльсе. Паровоз имел одну жаровую трубу подковообразной формы. Давление пара составляло 3 атмосферы. Для прохождения мертвой точки использовался маховик. Весил паровоз 5 т, при ведении поезда развивал скорость 8 км/ч. Отработанный пар выходил в трубу, тем самым увеличивая тягу в топке. Этот способ оставался неизменным в течение всего периода существования паровой тяги.
В то время инженеры считали, что паровоз с гладкими колесами при движении по гладким рельсам не сможет развивать достаточную силу тяги для передвижения груза. В 1812 г. инженер Меррей и инспектор угольных копей Бленкинсоп построили паровоз с зубчатой движущей колесной парой и двумя колесными парами с гладкими колесами. Это был первый в мире 3-осный паровоз с осевой формулой 1-1-1 (одна передняя бегунковая колесная пара, одна движущая и одна задняя поддерживающая). Два вертикальных цилиндра были расположены по одной оси котла. Для прохождения мертвой точки Меррей впервые расположил кривошипы обоих колес под углом 90° друг к другу. Паровоз работал до 1839 г. Представленная в нашем музее модель паровоза Бленкинсопа-Меррея была изготовлена в 1935 г. в масштабе 1:10 от натуральной величины (рис. 1).

Наиболее оригинальным паровозом того периода явился паровоз Вильяма Брентона, построенный в 1813 г. Паровоз имел шарнирные ноги с системой реечных передач. Ноги упирались в земляное полотно и приводили в движение паровоз. Мощность паровоза составляла 5 л.с. Он мог ехать со скоростью до 4 км/ч. С паровозом Брентона произошла первая в мире железнодорожная катастрофа. Желая увеличить скорость, изобретатель закрыл предохранительный клапан. Паровоз взорвался, убив несколько человек.
В 1825 г. была открыта первая в мире железная дорога общего пользования. Она проходила между городами Стоктон и Дарлингтон в Англии. Главный инженер дороги Джордж Стефенсон построил для нее паровоз «Локомошен». Он имел две движущие оси, давление пара составляло 2 атмосферы, вес был 6,6 т. Паровоз развивал скорость 13 км/ч. Название этого паровоза дало обозначение целому классу тягового подвижного состава. В 1829 г. Дж. Стефенсон построил свой лучший паровоз «Ракета». Для увеличения парообразования он впервые применил много-трубный котел (25 дымогарных труб). На паровозных соревнованиях в Рейнхилле в 1829 г. паровоз развил скорость 47 км/ч и завоевал первое место.
Модели паровозов Бленкинсопа-Меррея, «Локомоушен», «Ракета» были изготовлены в 1934 — 1935 гг. в Ленинграде. Они принимали участие в выставках, посвященных истории железных дорог мира.
В России первый паровоз появился в 1834 г. Его создателями были отец и сын Черепановы — Ефим Алексеевич и Мирон Ефимович. Они работали в Нижнем Тагиле на заводе, принадлежавшем промышленникам Демидовым. Паровоз Черепановых имел одну бегунковую и одну движущую ось (тип 1-1-0), 80 дымогарных труб, предохранительный клапан, насос для подкачки воды в котел. Реверсирование паровоза было неудобным: машинисту необходимо было изменять положение двух рукояток, которые находились по разным торцам котла. Мощность паровоза составляла 30 л.с., он мог ехать со скоростью 13 — 16 км/ч и тянуть состав массой 3,3 т. Модель паровоза в 1:2 натуральной величины (рис. 2) была изготовлена Черепановыми для промышленной выставки в Петербурге, которая проводилась в 1839 г. Однако на выставку она не попала. В наш музей модель была передана в 1903 г.
В 1835 г. в Россию по приглашению начальника штаба Корпуса горных инженеров К.В. Чевкина приехал Франц-Антон фон Герстнер, профессор Венского политехнического института. С его именем связано строительство первой в нашей стране железной дороги общего пользования. Эта дорога была построена между Петербургом и Павловском. Первый участок, до Царского Села, был открыт 30 октября 1837 г. Подвижной состав закупался в Европе — в Англии и Бельгии. Первые шесть паровозов имели имена собственные: «Проворный», «Орёл», «Лев», «Слон», «Богатырь», «Стрела».
Открывал движение паровоз «Проворный» производства завода Стефенсона в Англии. Паровоз имел одну бегунковую, одну движущую и одну поддерживающую колесные пары (тип 1-1-1). К тому времени уже произошло разделение паровозов на товарные и пассажирские: последние имели больший диаметр движущих колес по сравнению с товарными. Поскольку паровоз эксплуатировался в пассажирском движении, диаметр движущих колес был 1830 мм. Вес в рабочем состоянии составлял 17,6 т, он имел мощность 146 л.с. Паровоз мог разгоняться до 64 км/ч. На дороге паровоз проработал 19 лет.
В 1839 г. студенты Петербургского технологического института изготовили модель паровоза в масштабе 1:4 (рис. 3). Модель демонстрировалась на выставке «Транспорт России — 2022» в Москве.
В период подготовки к празднованию 150-летия российских железных дорог в 1987 г. студенты Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта выполнили чертежи, по которым силами Октябрьской железной дороги был построен макет паровоза «Проворный» в натуральную величину. Макет длительное время находился в павильоне на Витебском вокзале Санкт-Петербурга. Сейчас он находится на Малой Октябрьской железной дороге.
В 1842 г. император Николай I подписал указ о строительстве Петербурго-Московской железной дороги. Производство подвижного состава было решено организовать в нашей стране. Александровский литейный завод, находившийся на окраине Петербурга на Шлиссельбургском тракте, был передан в Главное управление путей сообщений и получил название Александровский главный механический завод Санкт-Петербурго-Московской железной дороги.

Первые товарные паровозы начали изготавливаться в 1845 г. Они имели по три движущие колесные пары. Для уменьшения воздействия на путь паровозы оборудовались бегунковой колесной парой. В результате получился тип 1-3-0. Ранее такой тип паровоза нигде в мире не применялся. Парораспределение осуществлялось экспансионными (расширительными) золотниками, так как кулисный механизм еще не применялся. Продувательные цилиндровые краны открывались только снаружи, поэтому перед отправлением поезда помощник машиниста открывал краны с одной стороны до прекращения выдувания воды, затем при движении паровоза перебегал перед ним на другую сторону и там открывал краны другого парового цилиндра.
Паровозу была присвоена серия Д. Диаметр движущих колесных пар был 1371 мм. Паровоз весил в рабочем состоянии 34 т, имел мощность 350 л.с. Паровозы оказались очень надежными. В конце XIX века, т.е. спустя несколько десятилетий после начала эксплуатации, из 121 паровоза в работе находилось более 70 машин.
В конце 1840-х годов стипендиаты Петербурго-Московской железной дороги при Петербургском технологическом институте изготовили модель паровоза серии Д в масштабе 1:5 (рис. 4). Модель отражает все конструктивные особенности прототипа и является достоверной копией данного паровоза. Детали движущего и парораспределительного механизмов приводятся в движение, работают механизмы реверса и расширительного золотника. Модель послужила основанием для изготовления макета в натуральную величину, установленного на Пролетарском заводе в Санкт-Петербурге (современное название Александровского главного механического завода).
В первый период паровозы работали на насыщенном паре с однократным расширением. Они обладали очень низким коэффициентом полезного действия (КПД) — всего 3 — 4 %. Инженеры и конструкторы работали над повышением КПД и мощности паровозов. В 1882 г. в Киевских мастерских инженер Александр Парфеньевич Бородин создал первый в нашей стране паровоз с двойным расширением пара системы компаунд. При работе по системе компаунд пар после прохождения сухопарника поступает в один из цилиндров, совершает там работу. Затем он поступает в другой цилиндр, там тоже совершает работу, после чего выходит в атмосферу.

Для Владикавказской железной дороги в 1892 г. было построено 6 пассажирских паровозов типа 2-3-0 серии П. Предполагалось получить облегченный локомотив при улучшенном прохождении кривых с большими скоростями. Этому должна была способствовать передняя двухосная бегунковая тележка, считавшаяся многими частными железными дорогами неотъемлемой принадлежностью пассажирских паровозов. Они имели двухцилиндровую паровую машину компаунд, парораспределительный механизм Джоя, движущие колеса диаметром 1830 мм. Масса паровоза в рабочем состоянии составляла 60 т, сцепная масса — 39,6 т. Конструкционная скорость была установлена 100 км/ч.
Уникальная модель паровоза П41 в масштабе 1:10 (рис. 5) была изготовлена в Главных мастерских Владикавказской железной дороги в 1894 г. Модель посвящена Станиславу Ипполитовичу Кербедзу — председателю АО «Владикавказская железная дорога» в 1886 — 1906 гг. В 1894 г. модель была подарена императору Николаю II и находилась в Александровском дворце в Царском Селе. После посещения музея императором 28 февраля 1903 г. модель была передана в фонды музея.

Паровозы с двойным расширением пара имели сложную конструкцию, что удорожало производство, обслуживание и ремонт. Улучшить конструкцию паровоза и повысить КПД позволило применение перегретого пара. Котел паровоза оборудовался пароперегревателем. Пар после прохождения сухопарника направлялся в пароперегреватель, его температура повышалась со 100 до 300 — 400 °C, после чего пар направлялся в паровые цилиндры. Использование пароперегревателей позволило отказаться от двойного расширения пара.
В 1912 г. был начат выпуск самого лучшего дореволюционного товарного паровоза — серии Э. Это был первый в нашей стране паровоз с пятью движущими колесными парами. Он имел колесную формулу 0-5-0. Паровоз имел двухцилиндровую паровую машину, оборудованную пароперегревателем. Паровоз выпускался с различными индексами в течение 45 лет. Он производился на шести заводах Российской империи и Советского Союза, а также в Швеции, Германии, Польше, Чехословакии, Венгрии и Румынии.
В 1924 г. было начато производство паровозов серии Су. Они разрабатывались на основе паровоза серии Св с внесением следующих изменений: перепроектирование экипажной части с колеи 1435 на колею 1524 мм, увеличение топки на 25 %, уменьшение количества дымогарных труб, увеличение количества жаровых труб, замена пароперегревателя Шмидта на пароперегреватель Чусова, увеличение давления пара в котле с 12 до 13 кгс/см2. Масса паровоза составила 83,6 т. Паровоз имел колесную формулу 1-3-1.
В 1931 г. был начат второй выпуск паровозов серии Су. Эти паровозы отличались от паровозов первого выпуска стальными топками вместо медных, применением подвижных связей топок, увеличением диаметра цилиндрической части котла на 60 мм, заменой клепаных соединений сварными. Вес паровоза составил 85 т. Паровозы серии Су второго выпуска выпускались до 1936 г.

На основе паровозов серии Су второго выпуска в 1935 г. было начато проектирование паровозов этой серии третьего выпуска. На паровозах третьего выпуска были применены три циркуляционные трубы вместо двух, использованы пароперегреватели Шмидта. Передний буферный брус был приспособлен для установки автосцепки.
В 1947 г. было начато производство паровозов серии Су четвертого выпуска. От своих предшественников эти паровозы отличались увеличением количества жаровых труб пароперегревателя при сокращении количества дымогарных труб.
Центральный музей железнодорожного транспорта Российской Федерации обладает тремя паровозами серии Су. Самым интересным из них является паровоз Су206-56 (рис. 6). Паровоз был изготовлен в 1935 г. на заводе «Красное Сормово» в г. Горький (ныне Нижний Новгород). В 1983 г. паровоз был передан в музей из локомотивного депо Таллин Прибалтийской железной дороги. Паровоз был приведен в рабочее состояние группой энтузиастов. Он принимал участие в праздновании 170-летия Российских железных дорог в 2007 г. Паровоз вел поезд с участниками праздника от Витебского вокзала в Санкт-Петербурге до Павловска. Этот же паровоз снимался в фильмах «Ленинград-46», «Прогресс по расписанию». В музее он использовался для демонстрации работы паровоза в движении.



Главной проблемой паровозов в течение всего периода их эксплуатации являлся низкий коэффициент полезного действия. Даже у самых лучших паровозов Советского Союза он едва доходил до 10 %. К этому добавлялась и необходимость пополнять запасы топлива и воды примерно через каждые 100 км. Уже в конце XIX века начались разработки нового типа локомотива, лишенного этих недостатков. Локомотив должен был иметь дизельный двигатель и работать на продуктах переработки нефти. Название «тепловоз» не сразу стало применяться к этому типу локомотива. Вначале его называли «нефтевоз», «дизель-электровоз». И только затем стал использоваться уже знакомый нам термин.
Первый в мире тепловоз был изготовлен в 1924 г. в Ленинграде на Балтийском судостроительном заводе по проекту Якова Модестовича Гаккеля. Он имел 10 движущих колесных пар, закрепленных в трех тележках, и две бегунковые колесные пары (колесная формула локомотива имеет вид 1-Зо-О+О-4о-О+О-Зо-1). Дизель был десятицилиндровым четырехтактным. Питаемый от дизеля тяговый генератор выдавал мощность 1000 кВт. На каждую движущую колесную пару устанавливался тяговый двигатель мощностью 100 кВт. Конструкционная скорость локомотива была установлена 75 км/ч, наибольшая сила тяги составляла 22 тс.
В 1974 г. отмечалось 100-летие со дня рождения Якова Модестовича Гаккеля. К юбилею в Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта было принято решение изготовить действующую модель тепловоза — его главного изобретения в жизни. В Центральный музей железнодорожного транспорта модель поступила в 1975 г. (рис. 7).
Во второй половине 1920-х годов в нашей стране начинается внедрение электрической тяги. Использование электричества было удобно на участках, где требовалась большая мощность локомотива и сила тяги. На железных дорогах появляется новый тип локомотива — электровоз.
В начальный период электрификация велась постоянным током напряжением 1500 В. Потом перешли на напряжение 3000 В.


Электрификация постоянным током была проще и дешевле, но она не позволяла рационально решить вопрос о повышении провозной способности путем повышения веса поездов и скорости их движения.
С первой половины 1950-х годов начинается второй этап в развитии электрической тяги — электрификация железных дорог переменным током и серийное изготовление электровозов переменного тока. Для быстрого накопления опыта эксплуатации электровозов переменного тока во второй половине 1950-х годов Советский Союз заказал электровозы во Франции и Федеративной Республике Германия.
В 1959 г. было подписано соглашение с западногерманскими фирмами «Сименс-Шуккерт» и «Крупп» о производстве электровозов переменного тока с кремниевыми выпрямителями. Они были рассчитаны на напряжение 25 кВ и имели две трехосные тележки (тип 30-30). Всего было заказано 20 электровозов. Тяговые электродвигатели имели мощность часового режима 825 кВт, мощность трансформаторов — 5900 кВ-A. Диаметр колес составлял 1250 мм, передаточное число тягового редуктора 74 : 18 = 4,11. В часовом режиме при скорости 48 км/ч электровоз развивал мощность 36500 кгс. Максимальная скорость электровоза — 100 км/ч, масса электровоза — 138 т.
За два года до этого, в 1957 г. было подписано соглашение с Францией о производстве пятидесяти электровозов на заводах «Альстом», «Шнейдер», «Жемон» и «Шнейдер-Вестингауз». Всего было заказано 50 электровозов, из которых 40 предназначались для грузовой работы и 10 для пассажирской. Электровозы были рассчитаны на напряжение 25 кВ и имели две трехосные тележки, т.е. тип 30-30. Впервые на эксплуатировавшихся в СССР электровозах переменного тока была применена односторонняя прямозубая зубчатая передача.
Электровозы получили обозначение Ф (предназначенные для грузовой работы), Фп (для пассажирской работы), Фр (имеющие устройства для рекуперативного торможения). Тяговые двигатели развивали мощность 790 кВт. Пассажирские электровозы имели диаметр колес 1220 мм, грузовые — 1250 мм. В часовом режиме они развивали силу тяги, соответственно, 23900 и 35800 кгс при скорости 74 и 47 км/ч. Масса пассажирских электровозов составляла 131т, грузовых — 138 — 141 т.


В 1970-х годах часть электровозов была отставлена от эксплуатации или списана. На оставшихся локомотивах игнитроны были заменены полупроводниковыми вентилями. Такие электровозы получили обозначение Фк.
Электровозы серии Ф эксплуатировались на Красноярской железной дороге на участках Мариинск — Красноярск — Иланская. Отдельные машины доходили до станций Тайшет и Саянская. Электровоз Фк-07 — единственный электровоз (рис. 8), сохранившийся от заказа МПС СССР в странах Западной Европы. Ныне он экспонируется в Музее железных дорог России.
История электровозов серии Ф связана с важными политическими отношениями СССР и других стран. В 1959 г. Н.С. Хрущёв, прибыв во Францию, посетил завод «Альстом», где ознакомился с производством электровозов серии Ф. Сохранилась фотография, на которой запечатлен Хрущев, выходящий из электровоза Фп-07. Электровозы, заказанные Советским Союзом, осмотрел и президент Франции Шарль де Голль.
Во французском журнале La Vie du Rail («Жизнь железных дорог») в июльском номере за 1959 г. были опубликованы фотографии с испытаний электровоза Т-01 (Ф-01) и табличка завода-изготовителя с надписью: «Les firmes de construction iront porter la renommee franchise audela de 1'Oural» («Имена фирм-производителей станут известными за Уралом как символ успеха французской промышленности»).
Центральный музей железнодорожного транспорта Российской Федерации продолжает пополняться локомотивами. Одним из последних поступлений является тепловоз М62-1829 (рис. 9), водивший поезда-БЖРК (боевые железнодорожные ракетные комплексы) по Транссибирской магистрали.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК