Советский семиосный паровоз AA20: Уникальная разработка

Введение

Необычно большой советский паровоз.

AA20 – единственный в своем роде паровоз, построенный в Советском Союзе.

Предпосылки появления паровоза

К 1930-м годам на советских железных дорогах значительно возросли требования к тяге и скорости поездов. Существующие паровозы типов 050 (серия E) и 150, с осевой нагрузкой не более 85 тонн, уже не могли в полной мере справляться с растущим объемом перевозок. Возникла острая необходимость в их замене на гораздо более мощные локомотивы. Различные группы специалистов предлагали разные решения. Одни предлагали оставить пять движущих осей и лишь увеличить нагрузку от оси на рельсы, одновременно укрепляя железнодорожный путь. Другие настаивали на сохранении осевой нагрузки в пределах 20 тонн, увеличивая при этом их количество. Обе группы специалистов не учли, что в то время вагоны в основном оснащались винтовыми сцепками (автоматические сцепки на советских железных дорогах были установлены массово только в 1934 году), которые могли выдерживать усилие не более 20 тс. Значительным стимулом при создании советского паровоза типа 272 послужил опыт немецкого и, главным образом, североамериканского локомотивостроения в создании паровозов с шестью движущими осями в одной жесткой раме, типов 160 и 261 соответственно. Техническое задание, выданное весной 1930 года на альтернативный предварительный проект советского скоростного грузового паровоза с более чем пятью движущими осями в одной жесткой раме, предусматривало максимальную осевую нагрузку на рельсы в 20 тонн, то есть такую же, как и для предварительного проекта советского паровоза типа 151 (будущий ФД), что существенно усложняло задачу для конструкторов. Если для скоростного американского типа 261 со средней конструктивной осевой нагрузкой от движущей оси на рельс в 26,9 тонн еще в 1926 году удалось успешно реализовать заданные тяговые и скоростные характеристики, то для скоростного советского конструкторского варианта, с учетом заданной осевой нагрузки в 20 тонн, количество движущих осей пришлось увеличить до семи. При этом, неизбежно, в соответствии с требованиями обеспечения прохождения кривых, конструкция движущего механизма и экипажной части становилась еще более сложной. Однако приобретение практического опыта в решении столь сложной технической задачи считалось целесообразным для молодой советской школы локомотивостроения, с точки зрения внедрения необычно большого по размерам котла и экипажной части с семью сцепными осями – абсолютный рекорд в практике мирового локомотивостроения.

By the 1930s On Soviet railways, the requirements for traction and train speed increased significantly. The existing steam locomotives of type 0 5 0 (series E) and type 1 5 0, the adhesion weight of which did not exceed 85 tons, were no longer able to fully cope with the increased volume of transportation. There was an urgent need to replace them with much more powerful locomotives. Different groups of specialists proposed different solutions. Some suggested leaving five driving wheel pairs on the locomotive and only increasing the load from the axle on the rails, while strengthening the railway track. Others insisted on keeping the load from the driving wheel sets within 20 tons, while increasing their number. Both groups of specialists did not take into account that at that time the cars were mainly equipped with a screw harness ( automatic couplers on Soviet railways would be installed en masse only in 1934), which could withstand a force not exceeding 20 tf. A significant motivating factor in the creation of the Soviet steam locomotive type 2 7 2 was the experience of German and mainly North American locomotive building, in the creation of steam locomotives with six moving axles in one rigid frame, respectively, types: 1 6 0 and 2 6 1. The technical assignment, issued in the spring of 1930, for an alternative preliminary design of a Soviet high speed freight steam locomotive, with more than five moving axles in one rigid frame, provided for a maximum axial load on the rails of 20 tons, that is, the same as for the preliminary design of a Soviet steam locomotive type 1 5 1 (future FD), which significantly complicated the task for designers. If for the high speed American type 2 6 1 with an average design axle load from the driving wheel pair on the rail 26.9 tons back in 1926, it was possible to successfully implement the specified traction and speed characteristics, then for the high speed Soviet design version, taking into account given axial load 20 tons, the number of driving axles had to be increased to seven At the same time, inevitably, according to the conditions for ensuring fit into the curves, The design of the driving mechanism and crew part became even more complicated. However, the acquisition of practical experience in solving such a complex technical problem was considered appropriate for the young Soviet school of locomotive building, in terms of the implementation of an unusually large sized locomotive boiler and crew part with seven coupling axles an absolute record in the practice of world locomotive building.

Конструкция и изготовление паровоза

В 1931 году группа молодых инженеров, выпускников МИИТ, подготовила предварительный проект паровоза с колесной формулой 1-7-2 и нагрузкой на ось не более 20 т. Теоретически, такой локомотив должен был обеспечить максимальную грузоподъемность и значительно снизить стоимость перевозок за счет возможности использования угля низкого качества и отказа от использования сцепных локомотивов. При этом нагрузка на рельсы, не превышающая установленных норм, позволяла бы использовать такие локомотивы без специального усиления железнодорожного пути. Двигательные колеса локомотива диаметром 1550 мм располагались в одной жесткой раме. Рабочие чертежи нового локомотива были готовы на Ворошиловградском локомотивном заводе, которому НКПС поручило изготовить два локомотива данного типа. Однако в процессе детальной проработки проекта выяснилось, что при использовании колесной формулы 1-7-2 не удастся соблюсти весовые ограничения, поэтому было принято решение перейти к формуле 2-7-2. Помимо изменения колесной формулы, проект претерпел и другие изменения. В частности, диаметр цилиндров был увеличен с 735 до 740 мм, а площадь колосниковой решетки – с 10 до 12 м². Давление пара в котле должно было составлять 17 кгс/см². Локомотив получил радиальную топку, деревянную раму и перегреватель пара системы Чусова. Производство локомотива на заводе шло медленно, во многом из-за того, что одновременно завод осваивал серийное производство паровозов типа FD 1-5-1. По тем же причинам было решено отказаться от изготовления второго локомотива. Локомотив был готов лишь к концу 1934 года. Новый локомотив получил буквенное обозначение АА (в честь Андрея Андреевича Андреева, занимавшего в 1931–1935 годах должность народного комиссара НКПС) и полное обозначение АА20-1 (20 – нагрузка от движущих колесных пар на рельсы в тоннах).

In 1931, a group of young engineers, graduates of MIIT, prepared a preliminary design of a steam locomotive with a 1 7 2 wheel arrangement and a rail load not exceeding 20 t from the wheel pair. In theory, such a locomotive should have provided maximum carrying capacity and significantly reduced the cost of transportation due to the possibility of using low grade coal and eliminating the use of articulated locomotives. At the same time, the load on the rails, which does not go beyond the standards, would allow the use of such locomotives without special reinforcement of the tracks. The driving wheels of the locomotive with a diameter of 1550 mm were located in one rigid frame. Working drawings of the new locomotive were already drawn up at the Voroshilovgrad Locomotive Plant, which was given the task by the NKPS to manufacture two locomotives of this type. However, during the detailed design it turned out that when using the 1 7 2 wheel formula it would not be possible to withstand the weight restrictions, so it was decided to switch to the 2 7 2 type. In addition to changing the wheel formula, the project has undergone a number of other changes. In particular, the diameter of the cylinders was increased from 735 to 740 mm, and the area of the grate was increased from 10 m2 to 12 m2. The steam pressure in the boiler should have been 17 kgf/cm2. The locomotive received a radial boiler firebox, a timber frame and a steam superheater of the Chusov system. The production of the locomotive at the plant proceeded slowly, largely due to the fact that at the same time the plant was mastering the mass production of FD type 1 5 1 steam locomotives. For the same reasons, it was decided to abandon the production of a second locomotive. The locomotive was ready only at the end of 1934. The new locomotive received the letter designation AA (in honor of Andrei Andreevich Andreev, who held the post of People's Commissar of the NKPS in 1931 1935) and the full designation of the locomotive AA20 1 (20 is the load from the moving wheelsets on the rails in tons).

Масса прицепления

Вес локомотива составлял 140 тонн, диаметр цилиндра — 735 мм, а ход поршня — 812 мм. Площадь колосниковой решетки составляла 10 м², а испаряющая поверхность нагрева котла — 445 м². Значительную часть расчетов для экипажной части выполнял инженер К. П. Королев, будущий выдающийся специалист в области динамики локомотивов и автор многих книг.