Паровоз T1

Всем привет.

   Люблю я не избитые темы и наконец решил взяться за очередной зубодробительный экземпляр паровоза T1. Это удивительная машина историю которой можно найти в сети, но еще более удивительно почти полное отсутствие материалов на него, кроме нескольких фото. По этой причине много лет моя мечта его построить оставалась мечтой.

   Недавно, штудируя забугорные сайты мне удалось (случайно) выйти на не коммерческую организацию в Пенсильвании, члены которой на пожертвования и своими силами создают свой паровоз T1 с нуля (все построенные паровозы попилили на металлолом). Они считают, что этот прекрасный локомотив заслуживает право хотя бы оказаться в музее.

   Я связался с организацией - чертежами они не раскидываются, НО, т.к. они за каждый чих пытаются срубить пожертвования, то и чертежами приторговывают (300-850$ за листочек). На сайте выложены превьюшки этих чертежей и хоть там все очень мелко, но имея некоторые нормальные чертежи (которыми я все же разжился) их полуразмытые узлы стало возможно прочитать. Также, просмотрев все их видео я нашел множество 3д видов узлов и механизмов. В общем с миру по нитке.

   Начав стройку я думал хоть как то соблюсти общий вид и сделать что-то похожее на оригинал. Так я достроил его до 50% и уперся в отсутствие информации, а потом случилось чудо - я смог списаться с парнем из Пенсильвании, который у них в фирме строил полную детализированную 3Д модель паровоза для визуализации и рекламы. Модель дать он не мог, но зато давал чертежи отдельных узлов и агрегатов, которые мне были не понятны, а также консультировал. Только благодаря ему я смог довести работу до конца. Кстати, парень-беженец с Украины (точнее его родители оттуда бежали лет 40 назад).

Теперь о модели.
   Модель выполнена в масштабе 1:25 (как и все остальные мои паровозы).
   Длина паровоза: 80 см, высота 21 см. 
   Длина основания 107 см
   Сначала была разработана 3D модель паровоза, затем с нее снимались чертежи. Это первый паровоз, где около 90% деталей были напечатаны на 3D принтере. Итого - все пластик. Окраска акрилом.

Сказка о постройке тут: https://karopka.ru/forum/forum191/topic33509/

Ну а теперь немного истории, кому интересно.

   Дуплексный паровоз T1 был создан Рэймондом Лови, американским мастером промышленного дизайна и представлял из себя пассажирский паровоз способный тянуть составы со скоростью 160 км/час.

Всего было построено 52 экземпляра. До наших дней не дожил ни один.

   Конец 30-х годов в Америке был ознаменован мощным экономическим подъемом. Страна справилась с «Великой депрессией». Соответственно, возросли объемы грузовых и пассажирских перевозок. Большинство железнодорожных компаний Америки стало испытывать необходимость в более мощных и быстрых локомотивах. И Pennsylvania Rail Road не была исключением.

   Пассажирские перевозки были сильной статьей дохода компании, и терять пассажиров на подъеме экономики было бы глупо. К 1937 году PRR стала заметно проигрывать в конкурентной борьбе New-York Central с ее знаменитыми Class J 4-6-4 Hudson.

    K4’s 4-6-2 Pacific, тянущие экспресс двойной тягой, стали обычным явлением. В 1939 году PRR выпустила новый локомотив – экспериментальный S1 6-4-4-6 Duplex. Но паровоз не пошел в серию из-за своей неимоверной длины и сильной склонности к пробуксовке. Однако, при очевидных недостатках, этот паровоз показал и сильные стороны дуплексов, что привело к решению, учтя ошибки S1, попробовать еще раз.

   Команда, работавшая над новым проектом, состояла в основном из тех же, кто разрабатывал S1, включая знаменитого дизайнера Реймонда Лови. Проектировщики Baldwin не стояли на месте, и, имея опыт эксплуатации S1, пошли в нововведениях дальше. Те, кто видел фото или модель T1, наверняка обратили внимание на несколько особенностей. Это, конечно, необычный внешний вид, причем в двух вариантах, и своеобразная механическая часть. Во всех вращающихся соединениях установлены подшипники качения, а не скольжения. Подшипники качения стояли и на крейцкопфах (ползунах). Это было большой редкостью в паровозостроении.

   Был применен принципиально новый вид механизма парораспределения: система Франклин с тарельчатыми клапанами. На этом настаивали проектировщики PRR, не смотря на то, что инженеры Baldwin предложили сперва «классическую» схему.

  В системе Франклин используются подпружиненные тарельчатые клапаны. Не углубляясь в технические тонкости, можно сказать, что с некоторыми нюансами подача пара осуществляется так же, как и на газораспределительном механизме двигателей внутреннего сгорания происходит подача горючей смеси. 

   Выбор системы Франклин мотивировался на случайно. Т1 был заметно короче S1. Диаметр ведущих колес был уменьшен с 84 до 80 дюймов, Соответственно, уменьшилась колесная база, занимаемая ими на жесткой раме. Уменьшению базы так же способствовала небольшая длина цилиндров и расположение задней пары цилиндров вплотную к ведущим колесам с обоих сторон. Плюсом стала дружественность локомотива к кривизне пути. (Ради справедливости, следует отметить, что некоторые участки с высокой кривизной все- таки пришлось «сглаживать» специально под T1.)

   По теоретическим расчетам новой системы выходило, что она должна быть надежней, чем классическая схема. Потому-то PRR и требовала от Baldwin установки именно клапанов Франклин. Время показало, что это было ошибкой.

   «Акулий нос» паровоза обладал неприятной особенностью. Передний обтекатель котла, сделанный вертикальным клином, на самом деле не добавлял аэродинамики, зато мешал нормальному отводу дыма из трубы. Завихрения воздуха на скорости постоянно «кидали» дым вниз, на котел. Именно поэтому на всех фото T1 выглядят либо очень чистыми, только с мойки, либо очень «чумазыми».

T1 легко тянули 900-тонный состав со скоростями свыше 100 миль в час. Скоростной максимум был где-то в районе 120 миль в час.

   Можно с уверенностью говорить, что это был один из самых быстрых пассажирских локомотивов. Ни один «Северный» 4-8-4 не мог тягаться с ним в скорости. К тому же Т1 был более «мягким» и имел более плавный и ровный ход, причем разница особенно чувствовалась именно на высоких скоростях. Это был почти идеальный паровоз для скоростных экспрессов.
Но только «почти»…

   В процессе эксплуатации такого флота обострилась проблема пробуксовки, что до сих пор вызывает сложное отношение к этому локомотиву. Логично предположить, что первые два прототипа от Baldwin управлялись очень квалифицированными и опытными машинистами. Модерновую технику некомпетентным людям не доверяют. Нужно еще учесть, что T1 технически был значительно сложнее K4’s. Машинист, ведущий T1, должен был знать особенности своего локомотива, и использовать другую технику управления, чтобы не довести процесс разгона до «скольжения», а если это все-таки случалось – быстро и умело вывести паровоз из этого состояния.

   Конечно, не все машинисты могли это сделать. Особенно, пересевшие с K4’s, который был удачен со всех сторон в своем классе и очень дружественен к машинисту, только вот мощи на 14-16 тяжелых «пульмановских вагонов» не хватало.

   Официальных курсов для паровозных бригад Т1 не существовало. Всему приходилось учиться по ходу эксплуатации, причем ценой дорогостоящих ошибок. Среди машинистов T1 существовала словесная памятка.
«Старт с места – только на «малом клапане» и обязательно немного песка под ведущие колеса и так до 25 миль в час. Дальше уже можно было прибавлять клапан».

   Для ухода от высокоскоростного скольжения тоже существовала своя методика управления, основанная на «нестандартной» отсечке пара из цилиндров. Но все же это была не официальная подробная рекомендация от инженеров- эксплуатационщиков, а просто советы коллег.
  
   Мнения паровозных бригад разделились. Неопытные машинисты тихо материли «сложный и скользкий» паровоз. Их более умелые коллеги никогда не считали его «скользким» и были довольны послушной, мощной и быстрой машиной. Единодушие вызывала плавность хода.

   Кстати, в отчетах предоставленных по результатам тестов, о пробуксовке практически не упоминается, что лишний раз подтверждает – T1 должен был управлять квалифицированный и опытный машинист. 

   Отсутствие опыта и квалификации у паровозных бригад потянуло за собой цепь проблем и стало слабым местом эксплуатации T1. Участились случаи буксования на старте. Пробуксовка отмечалась даже на 70 милях в час! И вот тут-то злую шутку сыграли клапаны Франклин. Они не выносили оборотов пробуксовки на высоких скоростях и, вопреки теоретическим расчетам, ломались. Иногда они выходили из строя просто на очень высоких скоростях. Это стало самой настоящей головной болью.

   Самым досадным было то, что сама испорченная деталь стоила «сущие копейки», но для ее смены приходилось разбирать «чуть не половину» паровоза. Особенно затруднен был доступ к клапанам задней пары цилиндров. Эксплутационные расходы стали выходить за все допустимые рамки. Плюсы отличного КПД и высокой скорости перечеркивались жирным минусом некомпетентности персонала. В чем, в общем-то, была не его вина.

В итоге, в 1947 году один из T1 - №5547 был отправлен на переделку в Baldwin. На него все-таки поставили классический механизм Walschaerts. Это дало свои положительные результаты. Переделанный локомотив был выделен в отдельный подкласс Т1а. Все-таки инженеры Baldwin были правы, не рекомендуя ставить систему Франклин.
Но, было слишком поздно…

   Война была позади, ограничения на выпуск дизелей сняты, и PRR в течение 1948 года просто заменила Т1 на EMD E-7. Сперва их перевели на второстепенные линии, но там они оказались практически не нужны. С этими задачами в одиночку прекрасно справлялись старые добрые K4’s. Доходило до того, что Т1 цепляли во главе небольшого товарняка, а в основном – почтово-багажного экспресса. В итоге в 1949 году класс Т1 был почти полностью выведен из эксплуатации. Только два первых прототипа из них поездили 6 лет, большинство остальных из 50 – меньше 3 лет.

   Отстойники были забиты списанными Т1. Долго им там находится не пришлось и почти все дуплексы к середине 50-х годов были отправлены на переплавку. На данный момент не осталось ни одного.

   Т1 ярко показал достоинства дуплексов: мягкость хода, высокую скорость, более «бережное» отношение к рельсовому полотну, высокий КПД на больших скоростях, но и отрицательные черты тоже предстали во всей «красе» - пробуксовка в неопытных руках, и, как следствие, крупный проигрыш дизелям на низких скоростях. Да еще эти неудачные тарельчатые клапаны… Но паровая эра подходила к закату, и PRR просто не стала предпринимать никаких шагов по доводке этого перспективного проекта до его максимальных возможностей.