Тепловозы серии Д^А

В 1937 г. на Коломенском машиностроительном заводе была прекращена постройка тепловозов для целей тяги. В это же время в США выпуск дизельных локомотивов начал быстро расти, опередив выпуск паровозов и оставив далеко позади выпуск электровозов. Поэтому Центральное управление паровозного хозяйства НКПС на основании информации от советских специалистов, находившихся в США для приемки паровозов серии ЕА, поставило вопрос о заказе в США партии тепловозов. Начались переговоры о поставке для железных дорог НКПС по лендлизу ста изготовленных на американских заводах тепловозов. Американские локомотивостроительные заводы сравнительно легко согласились на выполнение заказа. В начале 1944 г. заводы АЛКО и Балдвин предложили поставить в Советский Союз тепловозы типа 1-2₀-0—0-2₀-1 с четырехтактными дизелями мощностью около 1000 л. с, электрической передачей и четырьмя тяговыми электродвигателями мощностью по 250 л. с. Конструкционная скорость этих локомотивов равнялась 80 км/ч. Половину тепловозов (50 шт.) должен был изготовить завод АЛКО с электрооборудованием фирмы Дженерал Электрик Компани, половину — завод Балдвин с электрооборудованием фирмы Вестингауза. Завод АЛКО предлагал тепловозы, работавшие на газойле, по качеству очень близком к дизельному топливу, а завод Балдвин — более дорогие тепловозы, работавшие на моторной нефти.

Подобные тепловозы, но только с осевой формулой 0-2₀-0—0-2₀,-0 и нагрузкой от колесных пар по 24 тс получили в то время широкое распространение на железных дорогах США; они использовались главным образом на маневровой работе и на второстепенных линиях. Чтобы снизить нагрузку на рельсы, американцы по просьбе советских заказчиков изменили осевую характеристику тепловоза сначала с 0-2₀,-0—0-2₀-0 на 1-2₀-0 — 0-2₀-1, а затем на 0-3₀-0 — 0-3₀-0, установив на тепловозе шесть тяговых электродвигателей вместо четырех. Постановка шести электродвигателей без изменения их характеристик значительно ухудшила использование мощности дизеля, особенно на высоких скоростях движения. При этом следовало бы перепроектировать тяговый генератор, что сделано не было.

С начала 1945 г. в Советский Союз стали поступать тепловозы типа 0-3₀-0 — 0-3₀-0, построенные заводами АЛКО (экипажная часть, дизели) и фирмой Дженерал Электрик Компани (электрическое оборудование). Этим тепловозам было присвоено обозначение серии Д^А (рис. 9.23 и 9,24), что означало: дизельный локомотив завода АЛКО. Первоначально полное наименование серии было Д^А20, а с 1947 г. начало встречаться (как в литературе, так и на самих тепловозах) обозначение просто Д^А. Тепловозы серии Д^А по своему конструктивному оформлению были схожи с американскими тепловозами завода АЛКО, работавшими во время войны 1941 — 1945 гг. на Трансиранской железной дороге.

Тепловоз серии Д^А имел жесткую и прочную главную раму, на которой были установлены силовое и вспомогательное оборудование, кабины машиниста и аккумуляторная батарея. Рама была выполнена из двух продольных катаных балок специального профиля, соединенных приваренными к ним перемычками; в середине рамы имелся массивный постамент для дизеля и тягового генератора; по концам продольных балок были поставлены буферные брусья. На раме вместо обычного кузова над оборудованием и аккумуляторной батареей были смонтированы капоты, имевшие сбоку дверцы. Поэтому во время движения дизель и другое оборудование обычно не осматривались. Главная рама опиралась на каждую тележку с помощью пяты и двух боковых скользунов.

Рама каждой из тележек состояла из двух продольных брусковых балок толщиной 107,6 мм, двух поперечных литых банок и двух более легких концевых банок. К поперечным литым балкам крепилась продольная балка с подпятником для пяты главной рамы. Рессорное подвешивание каждой стороны тележки было образовано надбуксовыми балансирами, винтовыми пружинами, располагавшимися у концов тележек, и листовыми рессорами, размещавшимися между колесами в вырезах боковин. Подшипники скольжения букс и моторно-осевые подшипники тяговых электродвигателей смазывались жидкой смазкой. Колеса имели диаметр 1016 мм, у их бандажей не было укрепляющих колец. Передача от вала каждого тягового электродвигателя к оси колесной пары была односторонней, жесткой, прямозубой с передаточным числом 75:16 = 4,69.

Тепловозы были оборудованы автосцепками и первоначально буферами. Тормоза типа EL14 позволяли при работе двух тепловозов по системе многих единиц управлять машинисту из кабины любого тепловоза. Впервые на советских железных дорогах тормоза такого типа были применены на электровозах серий С и С^И. На боковинах каждой тележки находились два тормозных цилиндра: один обеспечивал прижатие тормозных колодок первой (или шестой на второй тележке) колесной пары, второй — двух остальных колесных пар; тормозное нажатие было односторонним.

На тепловозе был установлен шестицилиндровый четырехтактный дизель с вертикальным расположением цилиндров, развивавший при частоте вращения вала 740 об/мин мощность 1000 л. с; диаметр цилиндров равнялся 317,5 мм, ход поршней — 330,2 мм, масса дизеля была 1 5 300 кг.

Для того чтобы развивать мощность 1000п, с, дизель имел наддув по системе Бюхи. Отработавшие газы дизеля приводили во вращение турбовоздуходувку, от которой воздух давлением 1,3 кгс/см² подводился к всасывающим клапанам цилиндров. Увеличенный заряд воздуха позволял подавать в цилиндры большее количество топлива, что приводило к повышению мощности без увеличения температуры (давления) во время сгорания. При этом тепловые напряжения оставались такими же, как в дизеле без наддува. Система Бюхи была применена на тепловозах еще в 1927 г., когда швейцарский локомотивостроительный завод в Винтертуре совместно с фирмой ВВС в Бадене предпринял постройку дизеля с наддувом.

До выпуска двигателей с наддувом мощностью 1000 л. с. завод АЛКО строил подобные же двигатели без наддува мощностью 660 л. с. Они использовались на маневровых тепловозах. Для улучшения продувки цилиндров, усиления охлаждения клапанов и поршней у двигателей с наддувом был значительно увеличен период одновременного открытия всасывающих и выпускных клапанов.

Частота вращения вала дизеля с помощью регулятора Вудварда могла поддерживаться постоянной независимо от нагрузки за счет изменения подачи топлива в цилиндры. Нужную частоту вращения вала машинист устанавливал, управляя электромагнитными клапанами регулятора с помощью контроллера. На 1-й позиции главной рукоятки контроллера частота вращения равнялась 270, на 2-й — 340, на 3-й — 405, на 4-й — 475, на 5-й — 545, на 6-й — 610, на 7-й — 675 и на 8-й — 740 об/мин. Пуск дизеля производился тяговым генератором, работавшим при этом как электродвигатель, получая питание от аккумуляторной батареи.

Тяговый генератор GT-353-C3 имел номинальную мощность 700 кВт, напряжение его изменялось в диапазоне 380 — 900 В. Вал генератора с одной стороны был жестко связан с валом дизеля, а другой стороной опирался через подшипник на подшипниковый щит. На восьми главных полюсах были расположены обмотки независимого возбуждения и пусковая. Масса генератора составляла 4180 кг.

От конца вала тягового генератора через ременную передачу приводился двухмашинный агрегат GMG-139A, состоявший из возбудителя и вспомогательного генератора. Возбудитель вырабатывал постоянный ток для питания обмотки независимого возбуждения тягового генератора, вспомогательный генератор — постоянный ток для цепей освещения, управления и зарядки аккумуляторной батареи. Частота вращения вала двухмашинного агрегата при частоте вращения вала дизеля 740 об/мин составляла 1776 об/мин, номинальная мощность возбудителя равнялась 5 кВт, максимальное напряжение было 70 В, у вспомогательного генератора соответственно 5 кВт и 75 В.

В качестве тяговых электродвигателей на тепловозе использовались четырехполюсные машины постоянного тока GE-731D, имевшие мощность 99 кВт, рабочее напряжение 130 — 268 В, длительный ток 740 А (при расходе охлаждающего воздуха 22,6 м³/мин). Максимальная частота вращения их якорей была 2200 об/мин.

На тепловозе серии Д^А все шесть тяговых электродвигателей могли соединяться последовательно либо в две параллельные группы из трех последовательно включенных электродвигателей и имели ослабление возбуждения на последнем соединении. Переключение электродвигателей с одного соединения на другое позволяло применить тяговый генератор меньших мощности и размеров, поскольку в области больших токов электродвигателей использовалось последовательное соединение, а в области малых — параллельное; при постоянном же присоединении электродвигателей к генератору последний должен был бы рассчитываться на их максимальный суммарный ток и максимальное напряжение. Переход с последовательного соединения на параллельное и ослабление возбуждения на тепловозе серии Д^А происходили автоматически при помощи специального реле в зависимости от скорости движения. Поэтому в силовой цепи генератора и тяговых электродвигателей не было ни амперметра, ни вольтметра.

В отличие от всех рассмотренных выше тепловозов с электрической передачей, на которых машинисту было необходимо все время регулировать напряжение тягового генератора, на тепловозах серии Д^А возбуждение тягового генератора осуществлялось по схеме Лемпа. При этой схеме возбудитель, помимо основной обмотки главных полюсов, имел противокомпаундную обмотку, через которую проходил ток силовой цепи тяговых электродвигателей. Такое соединение приближало тяговую характеристику тепловоза к гиперболе. Ограничение по возбуждению приводило к тому, что полную мощность было возможно реализовать при скорости 20 — 25 км/ч, а при скорости 60 км/ч тепловоз мог развивать только около 55% максимальной мощности.

Для питания тормозной системы и других устройств сжатым воздухом на тепловозе был применен трехцилиндровый двухступенчатый компрессор 3CD с ходом поршней 142,9 мм. Цилиндр высокого давления диаметром 139,7 мм был расположен вертикально, а два цилиндра низкого давления — V-образно под углом около 65° к вертикали. Компрессор приводился от тягового генератора и при частоте вращения его вала 740 об/мин имел производительность 6,5 м³/мин при давлении воздуха 9,8 кгс/см².

Вентиляторное колесо, служившее для охлаждения 21 водяной и 5 масляных секций холодильника, приводилось через ременную и зубчатую передачи от вала дизеля, а вентиляторы тяговых электродвигателей — от валов дизеля и тягового генератора.

Кислотная аккумуляторная батарея, состоявшая из 32 свинцовых элементов, имела напряжение 64 В и емкость 360 А-ч.

Масса тепловоза серии Д^А в служебном состоянии равнялась 121 т, максимальная скорость — 96 км/ч, запас топлива составлял 6000 л, воды 900 л, песка 0,75 м³.

Минимальный радиус проходимых тепловозом кривых был 70 м.

В Советский Союз тепловозы серии Д^А поступали морским путем через Мурманский и Молотовский (около Архангельска) порты. При транспортировке главные рамы с установленными на них оборудованием, капотами и кабинами машиниста помещались на судах отдельно от тележек и поэтому в портах прибытия тепловозы приходилось собирать, после чего их отправляли в подмосковное депо Раменское Московско-Рязанской железной дороги. В этом депо в феврале первым был подготовлен для движения тепловоз Д^А 20-11. В марте первая партия тепловозов из депо Раменское была отправлена на Ашхабадскую железную дорогу, на главной линии которой Красноводск — Ашхабад — Мары — Зиадин протяжением 1376 км в соответствии с решением НКПС намечался перевод движения с паровой на тепловозную тягу. Выбор именно этой линии обосновывался тем, что в условиях безводной Туркмении замена паровозов тепловозами позволяла во много раз сократить расход воды и освободить большое количество подвижного состава, использовавшегося при паровой тяге для подвоза воды и топочного мазута, а также тем, что Ашхабадская железная дорога, эксплуатировавшая тепловозы серии Э^эл, имела опыт по ремонту и обслуживанию этого вида локомотивов.

С июня 1945 г. тепловозы серии Д^А начали вводиться в эксплуатацию и заменили паровозы серии СО^К на всей главной линии от Красноводска до Зиадина. Первоначально предполагалось все тепловозы серии Д^А сосредоточить на Ашхабадской железной дороге, хотя были также предложения часть из них использовать на Московско-Окружной железной дороге для маневровой и передаточной работы (по своей характеристике указанные тепловозы подходили для нее). На Московско-Окружную дорогу тепловозы направлены не были, однако начали использоваться также на участке Гудермес —- Червленная — Кизляр — Астрахань Орджоникидзевской железной дороги, при этом на станции Гудермес на базе паровозного депо было организовано тепловозное.

При подготовке в июле 1945 г. локомотивов для правительственного поезда в Потсдам, где должна была состояться конференция трех держав, было решено использовать в качестве локомотива прикрытия тепловоз, после того как один из трех паровозов серии С^У был забракован. Был взят тепловоз Д^А20-27. Вскоре после Можайска правительственный поезд остановился на подъеме из-за боксования паровоза. После этого на станции Дровнино паровоз был заменен тепловозом, который вел далее поезд до самого Потсдама. Уже на территории Германии И. В. Сталин подходил к тепловозу и разговаривал с машинистом В. Я. Лионом. Машинист дал высокую оценку локомотиву. 5 августа 1945 г. в День железнодорожника И. В. Сталин провел заседание, на котором присутствовал Народный Комиссар путей сообщения И. В. Ковалев. На этом заседании было принято решение о восстановлении в Советском Союзе строительства тепловозов с использованием в качестве образца тепловоза серии Д^А.

Всего из США в Советский Союз в первой половине 1945 г, поступило 68тепловозов серии Д^А № 1 - 40, 42 — 49, 51 — 70. Тепловозы Д^А 20-41 и Д^А 20-50 затонули при морской перевозке.

Наибольшее количество тепловозов серии Д^А было исключено из инвентаря железных дорог в 80-х годах.

"Локомотивы отечественных железных дорог"