Введение

Локомотив, работающий на резервуаре перегретого пара или сжатого воздуха. Безпаровой локомотив – это тип локомотива, использующий двигатели возвратно-поступательного действия, приводимые в движение из резервуара сжатого воздуха или пара, который периодически заполняется от внешнего источника. Они обладают преимуществами перед обычными паровозами, такими как более низкая стоимость, чистота и сниженный риск пожара или взрыва котла; этим преимуществам противопоставляется необходимость в источнике для пополнения запаса, а также ограниченный пробег, обеспечиваемый резервуаром. Они были востребованы в ситуациях, когда дым от топки был бы слишком вредным, или существовала опасность пожара или взрыва. Типичное применение – шахты, предприятия пищевой или химической промышленности. Они также использовались там, где источник воздуха или пара был легко доступен, и для перемещения грузов в ограниченных пространствах, например, на сортировочной горке или внутри промышленного предприятия. В конечном итоге они были заменены для большинства задач дизельными и аккумуляторными электролокомотивами, оснащенными защитным оборудованием; такие локомотивы называют взрывозащищенными. Они до сих пор ограничено используются на заводах, производящих большое количество избыточного пара, и где задачи локомотива не требуют значительного удаления от источника пара.

История

Джон Фаулер попытался создать локомотив с "горячим кирпичом" для Лондонской метрополитенской железной дороги, но испытания в 1861–1862 годах показали, что идея ещё не была достаточно проработана, и эта досадная неудача позже получила прозвище "Призрак Фаулера". Одним из первых применений бездымного локомотива были уличные трамваи в Соединенных Штатах. Эмиль Ламм разработал два типа бездымных локомотивов, один работающий на аммиаке, а другой – на накопленном паре. Ламм основал две компании: Ammonia & Thermo Specific Propelling Company of America в 1872 году и (вместе с Сильвестером Л. Лэнгдоном) Lamm Fireless Engine Company в 1874 году. Бездымные двигатели Ламма некоторое время были популярны как в Соединенных Штатах, так и во Франции, но вскоре уступили место электрическим трамваям. Французские локомотивы строились в сотрудничестве с Леоном Франком под названием Lamm & Francq. Бездымная система получила второе дыхание в качестве промышленных маневровых локомотивов. Любой завод, располагающий стационарным котлом, мог использовать его для зарядки бездымного паровоза для внутренних маневровых работ. Бездымные маневровые локомотивы стали особенно популярными в Германии, и некоторые оставались в эксплуатации до 1960-х годов. Обычно промышленные бездымные маневровые локомотивы имели колесную формулу 0-4-0 или 0-6-0, но некоторые были построены по формуле 0-8-0, в том числе компаниями Heisler. Pennsylvania Power and Light "D", представленный в галерее ниже, является примером бездымного локомотива Heisler 0-8-0. По состоянию на 2020 год бездымные локомотивы использовались для маневрирования с тяжелыми угольными составами на тепловой электростанции в немецком городе Мангейм.

Паровые

Беспожарный паровоз похож на обычный паровоз, но вместо котла имеет резервуар, известный как аккумулятор пара. Этот резервуар заполняется перегретой водой под давлением от стационарного котла. Двигатель работает как обычный паровой двигатель, используя пар высокого давления, находящийся над водой в аккумуляторе. По мере использования пара и снижения давления, перегретая вода закипает, восполняя израсходованный пар. Локомотив может работать таким образом, пока давление не опустится до минимально необходимого уровня или пока не закончится вода, после чего его необходимо перезарядить. Европейские беспожарные паровозы обычно имеют цилиндры сзади, а американские – спереди, как и у обычного локомотива. Крупнейшими производителями беспожарных паровозов в Великобритании были компании Andrew Barclay и W. G. Bagnall.

Сжатый воздух

За пределами Швейцарии первый локомотив, работающий на сжатом воздухе, был построен в 1890 году, а к 1895 году были разработаны основные принципы эффективных двигателей, использующих сжатый воздух. Особенно важным инженерным прорывом стала разработка редукционного и запорного клапана, который поддерживает постоянное давление воздуха в двигателе, даже при снижении давления в накопительном резервуаре по мере использования. Локомотивы, работающие на сжатом воздухе, используются на протяжении многих лет, в основном в шахтах, но также и на трамвайных линиях. (См. систему Мекарски)

Гибридный

Было построено несколько гибридных локомотивов, которые либо использовали огонь в течение части времени, например, "Призрак Лондона" локомотива Фоулера в 1861 году, либо использовали огонь для перегрева накопленного пара, как, например, локомотивы с ресивером, построенные Sentinel Waggon Works. Ни один из них не оказался удачным.

Устройство колес

Большинство безогорящих локомотивов имели колесную формулу 0-4-0 или 0-6-0, но существовали также локомотивы с формулой 0-8-0 и даже несколько с формулой 0-10-0. Около 600 безогорящих локомотивов ширины колеи 600 мм и формулой 0-10-0, построенных немецкой компанией Henschel, использовались при строительстве Багдадской железной дороги, вероятно, чтобы избежать риска отравления угарным газом при прокладке туннелей. Другая немецкая компания, Hohenzollern, построила несколько сочленённых безогорящих паровозов с кабиной на каждом конце. Привод имела только одна тележка, что определяло колесную формулу B-2.

Текущее использование

Обычная паровая тяга устарела в 1950-х годах в Соединенных Штатах, а в 1960-х – 1990-х годах в Европе, и была в значительной степени заменена дизельной или электрической тягой. Однако, паровые машины без огня имеют свои преимущества, особенно там, где есть обильный и дешевый источник пара, например, на промышленных предприятиях, тепловых электростанциях или мусоросжигательных заводах, где такие локомотивы используются для маневрирования с очень низкой стоимостью. Поскольку они не выделяют выхлопных газов, кроме пара, они могут заходить в здания, не подвергая работников опасности вредными выбросами. Учитывая, что маневровые локомотивы обычно работают лишь около 10% времени, а 90% времени ожидают работы, дизельный локомотив, работающий в основном на холостом ходу, потребляет слишком много топлива, не производя ничего полезного. Хорошо изолированный современный паровой аккумулятор способен сохранять давление в течение многих часов, но при этом готов немедленно обеспечить тяговое усилие. Таким образом, эксплуатационные расходы на маневровый локомотив без огня могут быть значительно ниже, чем у сопоставимого дизельного локомотива, что делает его экологически чистой альтернативой двигателю внутреннего сгорания. Локомотивы без огня также безопаснее в эксплуатации, чем обычные паровозы, помимо устранения риска возгорания. Основной причиной взрыва котла локомотива является снижение уровня воды в котле из-за невнимательности или чрезмерного расхода, что приводит к прямому воздействию пламени топки на жаровую трубу без охлаждающего эффекта воды, ослабляя ее до точки разрушения. Локомотив без огня устраняет эту опасность – если в нем заканчивается вода, он просто перестает двигаться, – хотя необходимо соблюдать меры предосторожности, как и с любым другим сосудом, работающим под давлением. Кроме того, они не требуют тщательного контроля уровня воды и давления в котле, или аккуратной загрузки угля в топку для эффективного сгорания, и поэтому могут обслуживаться менее квалифицированным персоналом, не требуя полностью квалифицированного машиниста и кочегара.

Германия

Несколько производителей локомотивов выпускали безогорячные двигатели на протяжении всего 20-го века. Мейнгенский паровозный завод продолжал их строить в 1980-х годах. Некоторые безогорячные локомотивы используются ежедневно и по сей день, в 2021 году. Примером служит крупная угольная электростанция в Мангейме, куда уголь доставляется по железной дороге длинными составами саморазгружающихся бункеров. Три безогорячных локомотива используются для маневровой работы с этими бункерами на территории электростанции. Восточная Германия, предпочитая использовать свои обильные запасы бурого угля вместо импортного топлива, активно использовала безогорячные двигатели. Вплоть до 1980-х годов на RAW Meiningen была построена серия из 200 безогорячных локомотивов.

Индонезия

В 2017 году сахарный завод Semboro в Джембере, Восточная Ява, использовал два безогорящих локомотива из-за наличия горючего багасса. Локомотивы были построены компанией Orenstein & Koppel в Германии в 1928 и 1929 годах и использовались для маневровой работы внутри завода. Сахарный завод Pagottan в Мадиуне, также в Восточной Яве, использовал три осевых локомотива Luttermöller, под номерами 6, 7 и 8. Это были обычные паровозы, переоборудованные для работы по безогорячей системе в 2011 году.

Швейцария

Строительство тоннеля Готтард длиной 15 км (1872–82) ознаменовало внедрение локомотивов сжатого воздуха. В Швейцарии ранее использовались старые паровые двигатели безогорящего типа в промышленности, например, на пивоварнях, которые были сняты с эксплуатации в XX веке. В XXI веке паровая компания Dampflokomotiv und Maschinenfabrik восстановила два локомотива немецкого типа Meiningen и модернизировала их для работы на промышленных подъездных путях.

Сохранение

Многочисленные примеры сохранились по всему миру.

Германия

В немецкой Википедии есть список паровых аккумуляторов, сохранившихся в этой стране. Он включает в себя более 100 сохранившихся паровозов с аккумуляторами, 8 из которых находятся в рабочем состоянии.

Мексика

В железнодорожном музее Мехико находится безогорящий паровоз Davenport № 013 "Sin Fuego". Он был передан в дар компанией Pemex и эксплуатировался с 1940-х по 1990-е годы на нефтеперерабатывающем заводе 18 de marzo.

Южная Африка

Южноафриканская комиссия по электроснабжению (ESKOM) сохранила два паровоза с беспламенной топкой. Это локомотивы Bagnall 0-6-0F № 2571 1937 года выпуска и Hawthorne Leslie 0-4-0F № 3858 1935 года выпуска.

Великобритания

Одним из заметных примеров является "Лорд Эшфилд" (построенный компанией Andrew Barclay под номером 1989 в 1930 году) в Музее науки и промышленности в Манчестере. В 1990-х годах он эпизодически использовался, совместно с неподвижными экспонатами потребляя один источник пара. Группа по сохранению железной дороги Эйршир восстановила свой безогорящий локомотив Andrew Barclay 0-4-0 (заводской номер 1952, 1928 года постройки). Локомотив вернулся в строй в 2015 году и используется в составе демонстрационного грузового состава.

Соединенные Штаты

В Музее транспорта Северной Каролины в Спенсере находится безогорящий паровоз, North Carolina Power and Light #3 0 4 0. Три маневровых безогорящих локомотива National Cash Register 0 4 0 сохранились: один в историческом парке Кариллон в Дейтоне, штат Огайо, один в Юго-Восточном железнодорожном музее в Дулуте, штат Джорджия, и один в Национальном музее транспорта в Кирквуде, штат Миссури. Pennsylvania Power and Light "D", маневровый локомотив 0 8 0, хранится в Музее железных дорог Пенсильвании. Union Electric Company 4, 0 4 0, хранится в Иллинойском железнодорожном музее в Юнион, штат Иллинойс. Cleveland Electric Illuminating Company, 0 6 0, построенный компанией H. K. Porter, хранится в музее Mad River и NKP Railroad в Беллвью, штат Огайо.

Североамериканская компания Rayon, локомотив 0 6 0F, построенный компанией H. K. Porter в 1936 году, Элизабеттон, штат Теннесси. Локомотив назывался "The Pot" ("Котёл"). Этот редкий безогорящий локомотив был построен в 1936 году для Североамериканской компании Rayon (N. A. R. C.) в Элизабеттоне. Пар подавался из большого резервуара, расположенного внутри завода N. A. R. C. Безогорящие локомотивы использовались в промышленных условиях, где существовал повышенный риск пожара. N. A. R. C. производила Rayon, который является легковоспламеняющимся материалом. Локомотив был списан в 1992 году и, возможно, является последним безогорящим локомотивом, списанным в Соединенных Штатах. N. A. R. C. закрылась в 2000 году и передала "The Pot" Торговой палате округа Картер, где он выставлен на всеобщее обозрение в Элизабеттоне, штат Теннесси. Connecticut Coke Company 3, 1930 H. K. Porter Company 0 4 0F, принадлежит Valley Railroad и в настоящее время экспонируется в торговом центре Westbrook (CT).