Паровоз представляет собой локомотив с независимой паросиловой установкой, состоящей из котла и поршневой паровой машины. Эта установка преобразует тепловую энергию топлива в механическую работу движущих колес посредством рабочего тела водянoгo пара. Паровоз работает как на твердом топливе (угле), так и на тяжелом жидком (мазуте).

"Локомотивы большой тяги"

Паровозы системы Ферли.

В 70-е гг. XIX в. потребностям большинства русских железных дорог вполне удовлетворяли товарные паровозы с тремя и четырьмя движущими колесными парами. Но были и участки с тяжелыми подъемами, на преодоление которых тяги «трехпарок» и «овечек» не хватало.

Тяговое усилие любого локомотива определяется как произведение сцепного веса, приходящегося на движущие колесные пары, на коэффициент трения. На первый взгляд, можно без труда увеличить первый сомножитель и достичь необходимой силы тяги - правда, до некоторого предела. С одной стороны, он зависит от допустимой нагрузки каждой колесной пары на рельсы, т.е. от их прочности и состояния пути. С другой, общее число движущих осей в одной жесткой раме тоже не может быть больше определенного. По условиям работы дышлового механизма и способности хорошо вписываться в кривые их число не могло превышать четырех-пяти. Казалось, возможности повышения силы тяги паровозов исчерпаны...

Конструкторская мысль сумела выйти из этого тупика - появились так называемые сочлененные паровозы, у которых группы движущих осей размещались на отдельных рамах вместе со своими паровыми машинами, причем рамы могли поворачиваться относительно друг друга, тем самым обеспечивая плавное прохождение кривых. У новых машин движущих осей было больше, нежели у обычных паровозов, соответственно возрастала сила тяги. Однако это обернулось большей сложностью сочлененных локомотивов, потому их использовали только в исключительных случаях и специфических обстоятельствах.

В России первыми сочлененными локомотивами были паровозы системы инженера Ферли. Их приобрели еще в 1871 -1872 гг. в Великобритании и начали использовать на Сурамском перевале Закавказской железной дороги, где до прорытия туннеля существовал подъем в 46 % или 4,6 м возвышения на каждые 100 м пути (!), а радиус кривых достигал 100 м - величины критические при эксплуатации подвижного состава.

Паровозы системы Ферли имели удивительный, ни с какими другими несравнимый внешний вид, напоминавший двухголового «тяни-толкая» из известной сказки К. Чуковского. В средней части общего котла были устроены две топки со своими шуровочными отверстиями. Горячие газы каждой нагревали свою половину котла и выходили в две дымовые трубы, расположенные по концам паровоза. Две трехосные тележки с паровыми машинами могли самостоятельно поворачиваться на закруглениях, обеспечивая прекрасное прохождение стрелок и кривых даже предельно малого радиуса. Тендеров у «Ферли» не было - воду заливали в баки, расположенные по бокам котла и под будкой, а топливо грузили в бункер, устроенный под котлом. Будка паровозной бригады разделялась котлом на две изолированные части, поэтому на локомотиве работали два помощника машиниста. Паровозы были абсолютно симметричны и не требовали разворота для перемены направления движения, что упрощало и удешевляло хозяйство депо. Обладая такой же нагрузкой от движущей колесной пары на рельсы, как обычные «трехпарки», но удвоенным количеством осей, они развивали в два раза большую силу тяги.

Машины оказались незаменимыми на самом сложном участке (Сурамском), где даже после «смягчения» профиля подъем достигал 30 %. Для Закавказской дороги их заказывали еще несколько раз. Последний выпуск на Коломенском заводе состоялся в 1883 г. При этом локомотив усилили, увеличив сцепной вес на 9 т. Всего в России работало 45 паровозов Ферли. В 1912 г. остававшиеся в эксплуатации 43 получили обозначение Ф, дровяное отопление заменили нефтяным (баки для нефти устроили под котлом), что резко подняло мощность и облегчило труд паровозной бригады, все машины оборудовали воздушными тормозами.

Паровозы Ф успешно обслуживали Сурамский перевал до 1926 г. И только их общий износ и рост веса поездов заставили подыскивать другой тип локомотива, которым стал электровоз. До окончания электрификации Сурамского участка на нем временно применяли паровозы серии Э. Обладая большей мощностью, горными они не были, поэтому работали тройной тягой. Стареющие «Ферли» перевели на второстепенные дороги Кавказа. В 1940 г. на Закавказской числилось 6 «Ферли», которые прослужили до-начала Великой Отечественной. Дальнейшая их судьба неизвестна.

За 50 лет работы паровозы Ферли сумели успешно конкурировать со многими более мощными и совершенными локомотивами. В них была «изюминка» - выгодное сочетание экономических и технических характеристик, обеспечившее им завидную долговечность.

Паровозы системы Маллета.

Подобный локомотив своей конструкции предложил швейцарский инженер Маллет. Горные железные дороги этой страны всегда нуждались в паровозах повышенной тяги Машины Маллета оборудовали мощным котлом традиционной компоновки. Иной была и ходовая часть. Задняя часть котла неподвижно устанавливалась на короткой раме, колесные пары которой приводились от двухцилиндровой паровой машины. Передняя рама могла поворачиваться относительно задней, способствуя уверенному прохождению кривых. Ее колесные пары были связаны со второй паровой машиной.

Паровозы Маллета также обладали большим, по сравнению с обычными, количеством движущих осей, поэтому, не превышая предельно допустимую нагрузку на каждую, имели увеличенное тяговое усилие.

К машинам этого типа в 90-х гг. XIX в. обратилась администрация Московско-Казанской железной дороги. Дело в том, что некоторые ее линии были сооружены по облегченным техническим условиям, со слабыми рельсами. Между тем, движение по дороге настолько возросло, что даже использование «четырехпарок» не могло справиться с постоянно нарастающим грузопотоком.

Можно было проложить вторые пути или капитально перестроить существующие, применив рельсы тяжелых типов и паровозы с увеличенной нагрузкой на ось. Однако эти варианты сулили изрядные затраты. И тогда служивший на Московско-Казанской железной дороге талантливый инженер Е.Е. Нольтейн предложил самый выгодный вариант - использовать паровозы системы Маллета, обладавшие обычной нагрузкой на ось.

Проект новой машины заказали конструкторам немецкого завода «Геншель» и по их разработкам первую десятку «Маллетов» в 1899 г. выпустил Брянский завод. Каждый из паровозов имел по две группы движущих осей, по три в каждой, пароперегревателя не было. Для повышения экономичности выбрали машину «компаунд», потреблявшую насыщенный пар, что в то время было обычным инженерным решением. Цилиндры задней рамы получали пар из котла, отработав в них и потеряв часть давления, он направлялся в цилиндры низкого давления, установленные на передней поворотной раме.

В соответствии с техническим заданием паровозы развивали тягу в 14 т, тогда как допустимое усилие для винтовой вагонной стяжки не превышало 12 т. Поэтому сначала локомотивы оборудовали особыми канатами, которые следовало прицеплять к середине поезда. Практика показала, что они неудобны и ненадежны, от них вскоре отказались, а вагонную стяжку усилили.

Паровозы системы Маллета строились несколькими российскими заводами не только для московско-казанской, но и для сибирских дорог, где были подъемы до 17,5 %. Эти машины прозвали «казанскими Маллетами» или «дуплекс-компаундами». Их конструкцию постоянно совершенствовали, повышая мощность. В этом отношении много сделал Е.Е. Нольтейн. Одним из главных конструктивных изменений было внедрение изобретения русского инженера А.О. Чеччота, предложившего использовать в «компаунд-машинах» перегретый пар, что повышало экономичность.

В 1912 г. русским паровозам системы Маллета присвоили серию Θ («фита», существовавшая тогда буква алфавита).

Испытания, проведенные под руководством профессора Ю.В. Ломоносова, установили, что «Дуплекб-компаунды» обладают хорошим КПД при скоростях до 20 км/ч. «Казанский Маллет» выделялся наилучшими показателями при работе на предельных подъемах с максимальной тягой и небольшой скоростью. Однако на дорогах с ровным профилем или при больших скоростях они, по образному выражению Ю.В. Ломоносова, становились «пожирателями топлива».

Другой недостаток был связан с системой «компаунд», в которой невозможно полностью уравновесить мощность цилиндров высокого и низкого давления. При некоторых режимах та или иная группа движущих колес срывалась в пробуксовку, ухудшая общие тяговые свойства, а на больших скоростях цилиндры низкого давления вообще не производили полезной работы.

«Фиты» строились до 1924 г. - около 450 машин. Несмотря на недостатки, они успешно работали там, где требовалась большая сила тяги: на дорогах Урала, Крыма, Кавказа, на Красноярской и Томской магистралях. Использовались они и в качестве вспомогательных «толкачей».

С появлением более мощных и скоростных локомотивов советской постройки «Маллеты» передавали на предприятия, карьеры, начали списывать на металлолом. В 1940 г. в Наркомате путей сообщения имелось чуть больше полусотни «фит», переведенных на Ашхабадскую и Ташкентскую дороги, часть оставалась на Красноярской. К середине 1950-х последние паровозы этой серии сохранились лишь на заводских ветках.

«Казанские Маллеты» до 1915 г. удерживали титул самых мощных отечественных товарных локомотивов, их значение при работе на самых трудных по профилю участках невозможно переоценить.

Основные характеристики паровозов системы Ферли Коломенского завода:

общий и сцепной вес - 90,2 т, полная длина - 13,7м, диаметр движущих колес - 1080 мм, площадь колосниковой решетки -2,61 м2, поверхность нагрева котла - 156,3 м2, давление пара в котле - 8-9 кг/см2, число цилиндров - 4, диаметр поршня - 381 мм, ход поршня - 560 мм, наибольшая допустимая скорость - 37,3 км/ч, мощность - 300 л. с. Локомотив серии Ф в первоначальном виде (с дровяным отоплением), переделанный на нефтяное.

Основные характеристики паровозов системы Маллета последнего выпуска Коломенского завода:

общий и сцепной вес - 89,5 т, полная длина с тендером -21,5м, диаметр движущих колес - 1240 мм, площадь колосниковой решетки — 3,36 м2, поверхность нагрева котла —179 м2, поверхность нагрева пароперегревателя — 47,4 м2, давление пара в котле —13 кг/см2, число цилиндров высокого/низкого давления — 2/2, диаметр поршня цилиндров высокого/низкого давления - 510/710 мм, ход поршня - 650 мм, наибольшая допустимая скорость — 50 км/ч, мощность — 1000 л. с.