Паровоз серии ФД, его параметры и проектирование

Далее эскизный проект был передан в Центральное локомотиво-проектное бюро Наркомата тяжёлой промышленности (ЦЛПБ НКТП), которое располагалось на территории Коломенского завода <#"564823.files/image002.jpg">

«Рис. 4.1.1.Схема паровоза ФД20-1»

4.1 ИСПЫТАНИЯ

В январе - феврале 1932 года <#"564823.files/image003.gif">

.2 ОСНОВЫЕ РАЗМЕРЫ ПАРОВОЗА ФД20-3

Также в начале 1933 года завод выпустил третий опытный паровоз ФД20-3 конструкция которого также претерпела некоторые изменения, в том числе был увеличен объём песочницы <#"564823.files/image004.jpg">

«Рис. 7.1.Основные размеры серийного ФД20 «первого заказа» с тендером типа 17 <#"564823.files/image005.jpg">

«Рис. 7.2. Конструктивная схема ФД20 «второго заказа» (тип 1П/II) без дымоотбойников и с усиленным буферным брусом»

К концу года на самом заводе, который к тому времени сменил название на Ворошиловградский паровозостроительный, происходит серьёзное изменение - паровозотехнический отдел преобразуется в конструкторский, главным конструктором которого назначают Н. А. Максимова. Благодаря этому, дальнейшие улучшения конструкции теперь разрабатываются на самом Ворошиловградском заводе. В связи с этим, Коломенский завод <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B7%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D0%B4> передаёт на Ворошиловградский всю конструкторско-технологическую документацию по паровозам ФД. Помимо этого, в Ворошиловград передаётся вся документация унифицированных с ФД паровозов ИС <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%98%D0%A1>, которые ранее Коломенский завод, из-за отсутствия надлежащего оборудования, мог выпускать лишь совместно с другими заводами.

7.3 ПАССАЖИРСКИЙ ПАРОВОЗ ИС <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%98%D0%A1>, УНИФИЦИРОВАННЫЙ С ФД

В 1936 году <http://ru.enc.tfode.com/1936_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> Ворошиловградский паровозостроительный завод, параллельно с выпуском ФД, начинает строить и ИС (с № 8). Помимо этого, с 1936 года паровозы ФД20 начинают строится по чертежам, имеющим обозначение 1П/II, а вместо тендеров «тип 17 <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A2%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D1%80_%D1%82%D0%B8%D0%BF%D0%B0_17>» стали прицеплять тендеры 6П (изначально они проектировались для паровозов ИС). Всего же в том году на заводе было выпущено 664 «Феликса Дзержинского» (№ 726-1389) - самый высокий годовой темп выпуска паровозов данной серии. Также завод продолжает улучшать конструкцию паровоза, в частности:

С № 800 в рессорном подвешивании <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A0%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B5%D1%88%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5> передней тележки были применены более сильные пружины <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B8%D0%BD%D0%B0>.

С № 850 на тендерах вместо углеподатчика B-K системы ЦЛПБ-1 стали ставить С-1 системы инженера Рачкова.

С № 2000 была усилена рама, дисковыми стали центры всех движущих колёс, благодаря чему в противовесах уменьшилось количество свинца <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A1%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%86> (с 1408 до 689 кг).

С № 2500 стали устанавливать цельносварные котлы, а с первой и пятой движущих колёсных пар были сняты возвращающие устройства.

8.ОЦЕНКА ПАРОВОЗА

Паровоз ФД был создан в конце первой пятилетки <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D1%8F%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B0>, когда бурный рост советской промышленности требовал от железнодорожников повышения провозной способности железных дорог. В новом паровозе были реализованы три основных замысла: максимальное использование существующей железнодорожной сети без коренной реконструкции, применение винтовой сцепки <http://ru.enc.tfode.com/%D0%92%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%83%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%B6%D1%8C>, повышение скорости и веса товарных поездов. Паровоз ФД был первым советским паровозом, который был спроектирован с осевой нагрузкой 20 тс (против 18 тс, как у паровозов <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%AD> и СО <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%A1%D0%9E>). Его сцепной вес достигал 104 т - самый высокий среди всех серийных советских паровозов (паровозы со сцепной массой 115-160 т (УУ <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%A3%D0%A3>, АА <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%90%D0%90>, ОР23 <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%9E%D0%A023>, П38 <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%9F38> и другие) так и остались опытными). Благодаря этому сила тяги паровоза ФД составляла 21 200 кгс (расчётная - 23 300 кгс). Мощность паровоза ФД на скорости 30 км/ч составляла 3000 л. с. - вдвое больше, чем у паровоза Э. Сравнение характеристик паровоза ФД с некоторыми другими советскими локомотивами приведено в таблице 2.

Таблица 2. Сравнение характеристик паровоза ФД с некоторыми другими советскими локомотивами

Но высокий сцепной вес был и одним из основных недостатков ФД. Паровоз не мог эксплуатироваться почти на трети железных дорог страны, а после окончания войны <http://ru.enc.tfode.com/%D0%92%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%9E%D1%82%D0%B5%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D0%BD%D0%B0> - на большинстве магистральных железных дорог (восстановленные железнодорожные пути допускали обращение локомотивов с осевыми нагрузками не выше 18 тс). В 1956 году на железных дорогах СССР был начат массовый переход на тепловозную и электровозную тягу, а существующие паровозы направляли для работы на второстепенные пути, либо на манёвры <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9C%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0>. Но паровозы ФД, из-за высоких осевых нагрузок, для этой службы уже не подходили, поэтому их переводили в резерв, либо исключали из локомотивного парка.

.1 ЭКИПАЖНАЯ ЧАСТЬ

На паровозе ФД впервые в советском паровозостроении была применена брусковая рама. По сравнению с ранее применявшимися листовыми рамами, рамы данного типа имеют большую поперечную прочность, что позволяет уменьшить число промежуточных скреплений (на ФД их меньше, чем на <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%AD>), а также применить паровые цилиндры блочной конструкции. Вместе с тем такой тип рамы более трудоёмкий в изготовлении, так как одна лишь обработка на станках в 6-8 раз дольше, чем для листовых рам. Также такой тип рам требует более тщательной сборки. По этой причине целый ряд крупных заводов не могли серийно производить этот паровоз, а на Луганском паровозостроительном заводе <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9B%D1%83%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B7%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D0%B4> пришлось возвести новые сборочные цеха (это же было одной из причин появления паровоза серии СО <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%A1%D0%9E>).

Отдельным недостатком рамы паровоза ФД оказалась недостаточная прочность. При разработке рамы конструкторы опирались на американский опыт создания таких рам, поэтому выбрали толщину полотен 125 мм (у паровозов Та и Тб толщина полотен составляла 140 мм). Однако американские заводы для изготовления рам использовали сталь с присадками ванадия <http://ru.enc.tfode.com/%D0%92%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B9> и никеля <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%B5%D0%BB%D1%8C>, а в СССР - обычную углеродистую (Сталь-5). В данном случае следовало увеличить толщину полотен (у выпущенного в 1945 году <http://ru.enc.tfode.com/1945_%D0%B3%D0%BE%D0%B4_%D0%B2_%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B8_%D0%B6%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0> паровоза П-0001 <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%9B> типа 1-5-0 <http://ru.enc.tfode.com/1-5-0> со сцепным весом 90 т толщина полотен рамы составляла уже 140 мм), однако это сделано не было (в основном из-за весовых ограничений), что привело к снижению надёжности её конструкции.

Стоит отметить, что это был не первый опыт проектирования русскими инженерами паровоза с брусковой рамой. Так, ещё в 1915 году <http://ru.enc.tfode.com/1915_%D0%B3%D0%BE%D0%B4_%D0%B2_%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B8_%D0%B6%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0> был спроектирован паровоз типа 1-5-0 серии <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%95> с брусковой рамой, однако его изготовление велось не на российских, а на американских заводах.

.2 ПАРОВОЙ КОТЁЛ

Как уже указывалось выше, котёл паровоза имел очень хорошую производительность - до 65 кг пара с 1 м² за 1 час. Его большая площадь топки позволяла применять низкосортные сорта угля (высокосортный уголь в то время требовался для металлургической промышленности). Но общий коэффициент полезного действия <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9A%D0%BE%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F> котла был относительно низким - не более 61 % для механического отопления и 68 % - для комбинированного (для сравнения, КПД котла паровозов Оп и Оч достигал 70-75 %, а паровозов Э - до 82 %). Причины такого низкого КПД заключались в неудовлетворительной работе механического углеподатчика, из-за чего наблюдался большой унос несгоревшего топлива, а также из-за применения камеры догорания и мелкотрубного пароперегревателя (Элеско-Е), который давал температуру перегретого пара на 5-9 % ниже по сравнению с ранее применявшимися типами пароперегревателей (Чусова и Шмидта)[62] <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D1%81_%D0%94%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%28%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7%29>. Повысить КПД котла удалось применением углеподатчика новой конструкции и заменой пароперегревателя на широкотрубный (Л40, паровозы ФД21), что однако привело к увеличению потерь с уходящими газами (на 12-14 %), но тем не менее позволило повысить экономичность паровоза примерно на 7 %. Применение стальной топки, вместо медной (в то время медь в СССР использовалась в больших количествах для электрификации <http://ru.enc.tfode.com/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F>), уменьшило массу котла, но снизило надёжность, так как сталь менее устойчива к различным температурным деформациям.

.3 ПАРОВАЯ МАШИНА

Применение блочных паровых цилиндров и их отливка заодно с золотниковыми <http://ru.enc.tfode.com/%D0%97%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%28%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%29> камерами, несмотря на некоторое усложнение процесса отливки, позволило упростить производство за счёт уменьшения числа деталей, особенно крепёжных, что также позволило повысить надёжность этого узла. Также на ФД был применён парораспределительный механизм <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC> Гейзингера (Вальсхарта) <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC_%D0%92%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%81%D1%85%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B0>, который применялся на русских паровозах с 1901 года (например, Ов <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%9E> и Нв <http://ru.enc.tfode.com/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7_%D0%9D>) и достаточно хорошо зарекомендовал себя в эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В целом паровоз ФД можно охарактеризовать, как тяжёлый и мощный, но сложный, для своего времени, в производстве и ремонте паровоз с относительно простым движущим механизмом, высокопроизводительным, но неэкономичным паровым котлом и слабой экипажной частью.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

·              Д.Е. Богданов, М.А. Грач, Н.А. Максимов и др. Паровоз Феликс Дзержинский: Расчёты, конструирование, основные моменты постройки и испытания товарных паровозов типа 1-5-1 серии ФД / Редбюро Локомотивопроекта. - М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1934 (1935). - 944 с.

·              И.А. Грач. Паровозы ФД - ИС: Устройство и уход / Редбюро Локомотивопроекта. - Л.: ФЗУ им. КИМа (типография «Коминтерн»), 1935. - XV, 395 с.

·              Раков В.А. <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A0%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B2,_%D0%92%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B9_%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87> Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955. - 2-е, переработанное и дополненное. - М.: «Транспорт <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82_%28%D0%B8%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%29>», 1995. - ISBN 5-277-00821-7

·              И.М. Струженцов. Конструкции паровозов. - Центральное управление учебными заведениями. - М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937.

·              Курс паровозов. Устройство и работа паровозов и техника их ремонта / Под ред. С.П. Сыромятникова <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A1%D1%8B%D1%80%D0%BE%D0%BC%D1%8F%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2,_%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%B9_%D0%9F%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87>. - Центральное управление учебными заведениями. - М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. - Т. 1 и 2.

·              Олег Курихин. «Феликс Дзержинский» <http://zdrus.narod.ru/lib/journal/tm_1974/tm_1974_6.html> // -Техника  молодёжи <http://ru.enc.tfode.com/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0_%E2%80%94_%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B4%D1%91%D0%B6%D0%B8>. - 1974 (№ 6).

·              Техническая энциклопедия / ОГИЗ РСФСР. - М.: 1931 Т. 15.

·              Альбом схем паровозов и паспортов / НКПС-СССР. Центральное управление паровозного хозяйства. - М.: Фабрика наглядных учебных пособий НКПС (типография «Гудок»), 1935.