Тендер паровоза: устройство, типы и обслуживание.

Введение

Контейнер для топлива и воды паровоза.

Тендер или угольный вагон (только в США) – это специальный железнодорожный вагон, прицепляемый к паровозу и предназначенный для перевозки топлива (древесины, угля, нефти или торрефицированной биомассы) и воды. Паровозы потребляют большое количество воды по сравнению с количеством топлива, поэтому тендер необходим для обеспечения их работы на больших расстояниях. Локомотив, использующий тендер, называется тендерным локомотивом. Локомотивы, не имеющие тендера и несущие весь запас топлива и воды на борту, называются танковыми локомотивами или танковыми двигателями. Коридорный тендер – это тендер с проходом сбоку, позволяющим производить смену бригады на ходу. Тормозной тендер – это тяжелый тендер, используемый (преимущественно) для повышения эффективности торможения.

Общие функции

Самые большие паровозы полупостоянно соединяются сцепкой с тендером, который перевозит воду и топливо. Выбор топлива зависит от его экономической доступности в конкретном регионе. В Великобритании и некоторых частях Европы обильные запасы угля сделали его очевидным выбором с первых дней появления паровой машины. До примерно 1850 года в Соединенных Штатах подавляющее большинство локомотивов работало на дровах, пока не были вырублены значительная часть восточных лесов. Впоследствии использование угля стало более распространенным, а локомотивы, работающие на дровах, остались в основном в сельской местности и районах лесозаготовок.

Водоснабжение

К середине 1800-х годов большинство паровозных тендеров состояли из топливного бункера (для угля или дров), окруженного U-образным (при виде сверху) водяным кожухом. Общая форма тендера обычно была прямоугольной. Бункер для угля имел наклон вниз к локомотиву, что облегчало доступ к топливу. Соотношение объемов воды и топлива в тендерах обычно определялось исходя из необходимости в двух водозаправках на каждую заправку топливом, поскольку вода была более доступна, чем топливо. Один фунт угля мог превратить шесть фунтов воды (0,7 галлона) в пар. Поэтому соотношение вместимости тендера обычно составляло около 7 тонн (14 000 фунтов) угля на 10 000 галлонов воды. Вода в тендере пополнялась на водных остановках и в локомотивных депо из специальной водонапорной башни, соединенной с водоподъемными кранами или эстакадами. Заправка тендера – это работа машиниста-топливщика, который отвечает за поддержание огня в локомотиве, давление пара, а также за обеспечение топливом и водой. Вода, перевозимая в тендере, должна подаваться в котел для замены воды, потребляемой в процессе работы. В ранних локомотивах использовались насосы, приводимые в действие движением поршней. Позже насосы были заменены паровыми инжекторами, а на некоторых локомотивах применялись турбонасосы.

с рельсовыми панелями или водостоками

В Великобритании, США и Франции на некоторых магистральных линиях были установлены водонапорные канавы (в США – канавы между рельсами), чтобы локомотивы могли пополнять запасы воды на ходу. Под тендером или задним баком для воды в случае с большим танк-локомотивом устанавливался "водяной ковш"; машинист дистанционно опускал ковш в канаву, скорость локомотива заставляла воду подниматься в бак, и ковш поднимался, как только он заполнялся. Объём топлива и воды в тендере обычно пропорционален скорости их расхода, хотя и были исключения. Пенсильванская железная дорога и Нью-Йоркская центральная железная дорога использовали канавы между рельсами на многих своих маршрутах, позволяя локомотивам набирать воду на скорости. В результате резервуары для воды в этих тендерах были пропорционально значительно меньше. В Великобритании водонапорные канавы использовались тремя из четырёх крупнейших железнодорожных компаний. Исключением была Южная железная дорога – главным образом потому, что большая часть операций Southern осуществлялась на коротких пригородных, окологородных и сельских линиях с частыми остановками на станциях, где можно было пополнять запасы воды из водонапорных колонн. Решение Southern электрифицировать свои маршруты в Лондон с использованием системы третьего рельса также сделало установку водонапорных канав непрактичной. Только на бывших маршрутах Лондонской и Юго-Западной железной дороги к западу от Солсбери, где курсировали поезда дальнего следования, отсутствие канав представляло проблему. Вместо установки канав L&SWR (и Southern) оснащали свои экспресс-локомотивы специальными тендерами повышенной ёмкости с запасом воды в 4000 галлонов (18 200 литров), установленными на паре двухосных тележек. Железнодорожники называли их "водяными цистернами".

Конденсационные тендеры

Конденсационные паровозы были разработаны для повторного использования отработанного пара путем его конденсации в питательную воду. Главное преимущество – экономия воды, но также повышается и тепловая эффективность двигателя, поскольку значительная часть тепла, которое иначе терялось бы с отработавшими газами, используется для предварительного нагрева воды, поступающей в котел. В некоторых случаях конденсацию применяли просто для улучшения видимости, устраняя облака пара из дымовой трубы. Это была довольно сложная конструкция, требующая дополнительной турбины в дымовой коробке для создания тяги, обычно обеспечиваемой выбросом отработанного пара в трубу.

Поставка топлива

Ограничивающим фактором работы локомотива является скорость подачи топлива в топку. Большая часть времени машиниста-топливщика уходит на забрасывание дров или закидывание угля в топку локомотива для поддержания постоянного давления пара. В начале XX века некоторые локомотивы стали настолько большими, что машинист-топливщик не успевал достаточно быстро подавать уголь. В результате, в Соединенных Штатах широкое распространение получили различные паровые механические загрузчики (обычно использующие шнековый механизм подачи между угольным бункером и топкой), которые затем были приняты на вооружение и в других странах, включая Австралию и Южную Африку.

Варианты тендерного проекта

В первые дни развития железнодорожного транспорта тендеры представляли собой прямоугольные ящики, с бункером для угля или дров, окружённым U-образной водяной рубашкой. Такая форма сохранялась вплоть до конца эпохи паровозов на многих двигателях, работающих на угле. На мазутных двигателях бункер заменялся топливным баком. Различные модификации этой конструкции вносились по эксплуатационным соображениям, с целью экономии материалов конструкции.

Вандербильт

В начале 1901 года Корнелиус Вандербильт III подал заявку на патент, охватывающую новый тип тендера. Вандербильт был правнуком основателя железной дороги New York Central; его тендер имел цилиндрический корпус, напоминающий цистерну, с топливным бункером, расположенным в передней части. Вскоре эта конструкция была принята рядом американских железных дорог, использующих локомотивы, работающие на мазуте и угле. По сравнению с прямоугольными тендерами, цилиндрические тендеры Вандербильта были прочнее, легче и вмещали больше топлива при той же площади поверхности. Среди железных дорог, широко использовавших тендеры Вандербильта, можно отметить:

Коридор

Для введения беспересадочного рейса "Летающий шотландец" Лондонской и Северо-Восточной железной дороги 1 мая 1928 года было построено десять специальных тендеров с возможностью доступа к локомотиву из поезда через узкий проход внутри тендерного бака, а также гибким соединением-мехом, соединяющим его с головным вагоном. Проход, проходивший вдоль правой стороны тендера, был высотой и шириной 1,5 метра. В дальнейшем, с интервалами, строились дополнительные тендеры-коридоры, и в конечном итоге их стало 22; в разное время они были прицеплены к локомотивам классов A1, A3, A4 и W1, но к концу 1948 года все они использовались с локомотивами класса A4. Использование тендера-коридора для смены бригады на ходу на локомотиве A4 показано в британском транспортном фильме 1953 года "Элизабетский экспресс" – название другого беспересадочного поезда Лондон-Эдинбург.

Водяной тележки

Водяная тележка — это тип тендера большой грузоподъёмности, использовавшийся Лондонской и Юго-Западной железной дорогой в Англии. В отличие от обычных британских шестиколёсных тендеров, она имела двухтележечную конструкцию с внутренними подшипниками. Это придавало ей характерный внешний вид, так как колёса были очень хорошо видны.

Столовая

Дополнительный тендер, предназначенный только для воды, называется "водовозным тендером" или "вспомогательным тендером". Во времена паровой тяги они использовались нечасто. Водные баки размещались вдоль пути через регулярные интервалы, что в большинстве случаев делало водовозный тендер ненужным. Однако в некоторых ситуациях водовозные тендеры оказывались экономически выгодными. Железная дорога Норфолк и Западная использовала водовозные тендеры с гигантскими локомотивами классов 2-8-8-2 Y и 2-6-6-4 A на угольных поездах, грузовых поездах по расписанию, скорых грузовых и товарных поездах. Использование водовозного тендера позволяло пропустить одну из водных остановок, избежав необходимости трогаться с места в гору. В настоящее время железная дорога Юнион Пасифик использует два водовозных тендера с паровозами 844 и 4014 на экскурсионных поездах. Практически все прирельсовые баки были демонтированы после списания паровозов. В настоящее время используются подключения к пожарным гидрантам, которые заполняют баки значительно медленнее. Водовозные тендеры обеспечивают больший пробег между остановками. Водовозные тендеры также использовались на Трансавстралийской железной дороге, пересекающей безводную равнину Нулларбор. В штате Новый Южный Уэльс эти транспортные средства назывались "джин" и использовались в основном в засушливом западном регионе и на некоторых второстепенных линиях. В настоящее время они широко используются на исторических экскурсиях из-за нехватки мест с доступными источниками воды. Во время катастрофического сезона лесных пожаров 2019–2020 годов, когда пожары опустошили города вблизи Музея железнодорожного транспорта в Тирлмире, к югу от Сиднея, дизельный локомотив из музея доставил два джина для пополнения пожарных цистерн. В Великобритании водовозный тендер использовался на сохранившемся паровозе "Летающий шотландец" во время экскурсий для энтузиастов в конце 1960-х и начале 1970-х годов. Водопои, которые ранее снабжали экспресс-поезда дальнего следования, были демонтированы в процессе дизелизации железнодорожной сети. 25 июля 2009 года локомотив "Биттерн" совершил 188-мильный пробег из Кингс-Кросс в Йорк без остановок, используя второй тендер. Поскольку железнодорожные сети Великобритании, как правило, значительно короче, чем в США, использование водовозного тендера не было экономически целесообразным.

An additional tender which holds only water is called a "canteen" or "auxiliary tender". During the steam era, these were not frequently used. Water tanks were placed at regular intervals along the track, making a canteen unnecessary in most cases. However, there were times that canteens proved economical. The Norfolk and Western Railway used canteens with its giant 2 8 8 2 Y Class and 2 6 6 4 A Class locomotives on coal trains, timed freights, fast freights, and merchandise freights. Use of the canteen allowed one of the water stops to be skipped, allowing the train to avoid climbing a hill from a dead stop. Currently, the Union Pacific Railroad uses two canteens with its steam locomotives 844 and 4014 on excursion trains. Virtually all the trackside tanks were removed when steam locomotives were retired. Nowadays, fire hydrant hookups are used, which fills the tanks much more slowly. The canteens allow for greater range between stops. Canteens were also used on the Trans Australian Railway which crosses the waterless Nullarbor Plain. In New South Wales these vehicles were called "gins", and were used in the predominantly dry western region and on some branch lines. Now prominently use on heritage excursions due to the lack of places with accessible water points. During the catastrophic 2019 2020 bushfire season, as fires devastated towns near the Rail Transport Museum at Thirlmere, south of Sydney, a diesel locomotive from the museum hauled two gins to help replenish firefighting tanker trucks. In the United Kingdom, a canteen was used on the preserved Flying Scotsman during enthusiast excursions in the late 1960s and early 1970s. The water troughs that had previously supplied long distance expresses had been removed during dieselisation of the railway network. On 25 July 2009, Bittern made a 188 mile run from King's Cross to York non stop using a second tender. As railways in Britain tend to be much shorter than those in the US, the canteen was not an economical proposition.

Тендер на топливо

Иногда тендер используется с дизельным локомотивом. Это обычно цистерна с топливопроводом, соединяющимся с локомотивом, и соединениями MU для дистанционного управления локомотивами, идущими за тендером. Железная дорога Burlington Northern использовала топливные тендеры в отдалённых районах, где топливо было дорогим. Дизельное топливо можно было покупать дёшево и загружать в тендер. Типичный состав состоял из двух локомотивов EMD SD40-2 с тендером между ними. Некоторые тендеры сохранились после слияния с Burlington Northern Santa Fe, сохранив чёрно-зелёную окраску BN. Железная дорога Southern Pacific также недолго экспериментировала с топливными тендерами для дизельных локомотивов. Некоторые тяговые секции (slugs) имеют топливные баки и служат топливными тендерами для прицепных локомотивов, особенно для тех, которые были переоборудованы из вышедших из эксплуатации локомотивов с изношенными дизелями. Железная дорога Union Pacific использовала топливные тендеры для своих турбин. Изначально эти тендеры использовались с паровозами, а затем были переоборудованы для хранения тяжёлого мазута "Bunker C". Вместимость топлива составляла около 23 000 галлонов (87 000 литров). После вывода турбин из эксплуатации некоторые тендеры были переоборудованы для хранения воды и использовались как водовозные тендеры для паровозов. Топливные тендеры также стали причиной споров для железных дорог, в частности, для Soo Line. В конце 1970-х годов руководство железной дороги обнаружило, что им дешевле заправлять топливные тендеры в Чикаго, а затем перевозить топливо в Шорхэм, штат Висконсин. Это позволяло избежать уплаты дополнительных налогов на топливо, и эта система продолжалась до середины 1980-х годов. Когда штаты Иллинойс и Висконсин узнали о действиях железной дороги, был принят закон, который взимал ту же дорожную пошлину за перевозку топлива по железной дороге, что и с водителей грузовиков. Это полностью нивелировало выгоду от перевозки топлива с помощью тендеров, и Soo Line тихо отказалась от этой практики. Также были разработаны тендеры для перевозки сжиженного природного газа для дизельных локомотивов, переоборудованных для работы на этом топливе.

Sometimes a tender will be used for a diesel locomotive. This is typically a tank car with a fuel line that connects to the locomotive and MU connections to allow locomotives behind the tender to be controlled remotely. The Burlington Northern Railroad used fuel tenders in remote territory where fuel was expensive. Diesel fuel could be bought cheaply and loaded into the tender. A common consist was two EMD SD40 2s with a tender between them. Some of the tenders survived the Burlington Northern Santa Fe merger but retain the black and green BN colors. The Southern Pacific Railroad also briefly experimented with fuel tenders for diesels. Some slugs have fuel tanks and serve as fuel tenders for the attached locomotives, especially those that are converted from locomotives that are retired due to worn out diesels. The Union Pacific Railroad used fuel tenders on its turbines. These tenders were originally used with steam locomotives, then reworked to hold heavy "Bunker C" fuel oil. Fuel capacity was about 23,000 gallons (87,000 liters). When the turbines were retired, some of the tenders were reworked to hold water, and employed as canteens for steam locomotives. Fuel tenders have also been the cause of controversy for railroads, in particular the Soo Line. In the late 1970s, the management of the railroad discovered that it was cheaper for them to fill their fuel tenders at Chicago, and then transport the fuel to Shoreham Wisconsin. Doing this avoided the railroad needing to pay extra taxes on the fuel, and the system was continued until the mid 1980s. When the states of Illinois and Wisconsin caught onto the railroad's actions, legislation was passed which charged the same over the road tax on the fuel movement over rail which was charged for truck drivers. Doing this completely negated the benefit of moving the fuel by way of the tenders, and Soo quietly withdrew the practice. Tenders have also been developed to carry liquefied natural gas for diesel locomotives converted to run on that fuel.

Затормозный тендер

На британских железных дорогах тормозные тендеры представляли собой низкие, тяжелые вагоны, использовавшиеся с первыми магистральными дизельными локомотивами. Один или два тендера присоединялись впереди или позади локомотива для обеспечения дополнительной тормозной силы при перевозке грузовых составов, не оборудованных или частично оборудованных автоматическим тормозом (составов, сформированных из вагонов без автоматических тормозов). Они были необходимы, поскольку меньший вес новых дизельных локомотивов по сравнению с паровыми обеспечивал сопоставимую силу тяги (и, следовательно, грузоподъемность), но меньшую тормозную способность. Изначально они предназначались для использования в Северо-Восточной Англии, где их обычно толкал локомотив, а затем стали применяться и в других регионах. На Южной железной дороге их обычно тянули за локомотивом. Кузов заполняли стальным ломом, чтобы увеличить вес вагона до 35,5–37,5 тонн, тем самым повышая доступную тормозную силу.

Уполномоченный тендер

Некоторые ранние британские паровозы были оснащены силовыми тендерами. Помимо хранения угля и воды, эти тендеры имели собственные колеса, приводимые в движение от локомотива для увеличения сцепного усилия. От них отказались по экономическим причинам: машинисты и их помощники, работавшие с такими локомотивами, требовали дополнительной оплаты, поскольку фактически управляли двумя машинами. Однако эта концепция была повторно реализована на локомотиве River Mite железной дороги Ravenglass and Eskdale, а локомотив Garratt можно рассматривать как развитие этого принципа. Силовые тендеры также использовались на триплекс-локомотивах в Соединенных Штатах, но эти эксперименты не были признаны успешными из-за переменного веса тендера. Широко применялись силовые тендеры на зубчатых паровозах, используемых для лесозаготовок, таких как типы Shay, Climax и Heisler, где крутые уклоны и тяжелые составы требовали дополнительного сцепного усилия. В настоящее время для увеличения тяги с дизель-электрическими локомотивами используются слюги – прицепы с тяговыми двигателями, получающими электроэнергию от главного двигателя локомотива.

Немецкая практика

В Германии уделялось внимание тому, чтобы тендерные локомотивы могли развивать умеренно высокие скорости при движении задним ходом, толкающим свой тендер. Например, многочисленные локомотивы DRB Class 50 (2 10 0) могли двигаться в обоих направлениях и часто использовались на второстепенных линиях, где не было поворотного круга. Источником возможной путаницы в отношении немецких локомотивов является то, что в немецком языке "Tenderlokomotive" означает паровоз с тендером, встроенным в корпус (танковый локомотив). Паровоз с отдельным, прицепным тендером называется "Schlepptenderlokomotive".

Операции по первому тендеру

В некоторых случаях, особенно на ветках, где не было возможности для разворота локомотива, например, поворотного круга или треугольника в конечной точке, локомотивы работали в обратном направлении, с тендером впереди поезда. В таких ситуациях на передней части тендера устанавливали головной свет (в США) или сигнальные огни/диски. Бригады локомотивов часто крепили брезент (или штормовой тент локомотива, если он был доступен) от задней части крыши кабины до передней части тендера, чтобы защититься от ветра и предотвратить попадание угольной пыли в кабину. Тендеры, предназначенные для более частой работы в качестве ведущего, часто оснащались фиксированной панелью кабины и окнами, обеспечивающими почти полностью закрытую кабину.