Techstory

Friss topikok

Címkék

1. rész (12) 10s (13) 1800s (10) 1900s (6) 2. rész (13) 2000s (5) 2010s (5) 20s (12) 2T (1) 3. rész (5) 30s (16) 4. rész (5) 40s (16) 5. rész (3) 50s (17) 6. rész (2) 60s (22) 7. rész (2) 70s (19) 80s (10) 90s (9) ABM (2) amerika (18) AN/ASG-18 (2) APU (1) atom (6) Ausztrália (4) autó (14) baleset (1) bányadömper (1) bejelentés (1) bombázó (2) bomber gap (2) breaking (2) Cheyenne (2) cirkáló (4) Convair (1) Convair Model 200 (2) csatacirkáló (4) csatahajó (9) Dél-Amerika (2) dízel (11) elektronika (6) elfogóvadász (5) ELINT (2) EORSAT (2) erőgép (1) Európa (29) EWR Sud (2) F-103 (1) F-108 (1) felderítőhajó (1) film (2) fly by wire (1) Forma-1 (2) forrás (1) Franciaország (4) GAR-1 Falcon (1) GAR-9 (1) gázturbina (15) gőz (22) gőzturbina (18) GyártásTrend (12) hadtörténet (31) hajó (36) hajókatasztrófák (2) harci gép (8) helikopter (3) hidegháború (7) Iowa osztály (7) Japán (4) játék (1) kamion (7) Kanada (5) katasztrófa (6) Kémhajó (1) képek (3) Kirov (4) kompaund helikopter (1) Közel-Kelet (1) Közép-Amerika (1) közlemény (6) legénység (3) léghajó (3) legkedvesebb hajóim (13) légvédelem (4) live (1) Lockheed (2) löveg (2) maglev (1) Magyarország (2) MAN Turbomotoren (2) MiG-19 (1) Montana (1) MTU (1) műhold (2) Németország (11) North American (2) Olaszország (1) olvasói (3) Oroszország (5) páncélzat (3) radar (9) rakéta (10) reaktor (2) Republic Aviation (4) repülő (13) Road Train (5) Rockwell (International) (2) Rolls Royce (3) RORSAT (2) SAGE (2) SATS (1) Sea Control Ship (2) SM-30 (1) sorozat (39) special (18) STOL (2) stratégia (2) Super Yamato (1) Svájc (1) Svédország (1) szállítás (1) szonár (3) SZU (13) techstory (36) tengeralattjáró (7) Thrust Augmenter Wing (1) top (1) top5 (2) torpedóvédelem (1) történelem (16) tűzoltó (1) tűzvezetés (7) üdvözlet (1) UK (27) US-A (2) US-P (2) USA (49) VAK 191 (3) VFW (3) világűr (2) villamos (4) VJ 101C (2) vonat (15) VTOL (3) XFV-12 (2) XJ-99 (2) YF-12 (1) ZELL (2) Címkefelhő

HTML

Vaskerekű erőművek II. - gázturbinás mozdonyok és motorvonatok 4. rész

2014.07.16. 23:48 walter sobchak

Sziasztok! Hosszú-hosszú hallgatás után újra itt vagyok :). A 4. részben a szovjet és orosz óriás gázturbinások kerülnek sorra, illetve az amerikai Westingouse próbálkozása a gázturbinás hajtás vasúti alkalmazására.

A Westinghouse gázturbinás kísérlete, a cápaorrú "Blue Goose"

Hm, úgy látszik a 40-es, 50-es években Amerikában minden furcsa járművet goose-nak, azaz libának neveztek el... ott volt a "Spruce Goose" a repülőknél, a "Tin Goose" az autóknál, erre itt meg "Blue Goose" :). Hát, legyen. 

Az USA-ban nem csak a General Electric próbálkozott komolyabban a gázturbinás mozdonyokkal, hanem egy másik nagy amerikai cég, a Westinghouse (róla inkább az önműködő légfékberendezések és az atomreaktorok juthatnak eszünkbe). A megvalósult 2 darab kísérleti példány azonban nem volt elég sem ahhoz, hogy elterjessze a turbógépeket a vasutakon, de még ahhoz sem, hogy felvegye a versenyt a GE mozdonyaival. A Westinghouse a „nulladik generációs” GE-101-essel egy időben, a 40-es, 50-es évek fordulóján készült el a két prototípussal.

A legnagyobb különbség a GE-khez képest az volt, hogy a Westinghouse mozdonyokat nem teher-, hanem gyorsvonatok továbbítására szánták. Az akkoriban dúló expressz-őrület (amely az áramvonalas gőzmozdonyok és a „turcsiorrú” dízelek elterjedésével köszöntött be) szinte kiáltott egy olyan mozdonyért, amely minden eddiginél nagyobb sebességgel tud haladni anélkül, hogy villamosítani kellene a pályát. A háború után (hang)robbanásszerű fejlődésnek induló sugárhajtás korában ráadásul még jobban hangzott volna egy olyan vonat, amelyet egy „vasúti repülőgép” vontat. A Westinghouse-gázturbinás ezért hosszú tengelyáttételeinek köszönhetően akár a 100 mérföld/órás, azaz a 161 km/h-s sebességet is el tudta érni, és kinézetre is inkább elegáns volt, nem olyan robusztus, mint a GE-tehermozdonyok.

A főgép. Balról jobbra haladva látszik a két generátor, a generátorok és a turbina közötti hajtómű (fordulatszám-csökkentő fogaskerék-áttétel), a turbina, az égőterek és a kompresszor.(Forrás: http://railroadlocomotives.blogspot.hu/2010/10/westinghouse-gas-turbine-electric-2.html)

A Westinghouse nem egy, hanem két gázturbinát szerelt mindegyik mozdonyba. A turbinák egyenként 2000 lóerő teljesítményűek voltak (6000 LE volt a turbinatengelyen mérhető teljesítmény, de 4000 lóerőt elvitt a kompresszor és a segédüzemek meghajtása), így 4000 lóerős lett egy mozdony. A főgépeknek 23 fokozatú kompresszora, tizenkét különálló égőtere és 8 fokozatú turbinakereke volt. A turbinák egyenként két főgenerátort hajtottak meg egy 10-es lassító áttételen keresztül. A mozdony tengelyelrendezése ugyanaz volt, mint GE-s ellenfeleinek. Négy darab kéttengelyes forgóváz, amelyek a mozdony elején és végén páronként lettek beépítve. Így minden turbina egy-egy forgóváz-csoportot, minden generátor egy forgóvázat látott el árammal. A gépezet indítása úgy történt, hogy az egyik generátorral (azt motorüzemben használva) elkezdték felpörgetni a turbinát, majd kellő fordulatszám elérésekor begyújtották azt. Innentől kezdve még 2 percig tartott, míg a főgépek elérték az alapjáratot (a gázturbinások egyik furcsasága, hogy az alapjárati fordulatszám akár 60 %-a is lehet a maximális fordulatnak – a hagyományos dízelmozdonyoknál mindössze 25-30 % ez az arány).

A turbinák tervezésénél komoly gondot jelentett, hogy a különböző üzemállapotokban nagyon különböző volt az alkatrészek hőmérséklete (egymáshoz képest is), és a hőtágulás miatt igen nehezen lehetett összetervezni őket. Míg kis terhelésen a turbina üzemi hőmérséklete 400 Celsius-fok körül alakult, maximális terhelésen elérhette a 750 fokot is (szintén Celsiusban). A gyakori és jelentős hőmérséklet-változások igen nagy termikus igénybevételt jelentettek az alkatrészeknek, és talán mondanom sem kell, hogy ezt csak nagyon drága melegszilárd acélötvözetekkel, nikkelbázisú fémekkel lehetett megoldani, ami eléggé megdrágította a gyártást.

A higanygőzös egyenirányítók segítségével egyenirányított áram hajtotta meg a nyolc darab egyenáramú vontatómotort. A nyolctengelyes mozdony óriási indító vonóerőre volt képes (mivel a teljes 230 tonnás tömeg a hajtott kerekeken nyugodott), 12 km/h-s (8 mérföldes) sebességnél több mint 520 kN-t tudott kifejteni a különleges meghajtás segítségével. Ez a valaha volt legerősebb gőzmozdonyokkal összevethető adat, úgy, hogy a gázturbinás mozdony még a hatalmasnak tűnő tömeg ellenére is kevesebbet nyomott egy ekkora gőzösnél, a gázturbina is kevesebbet fogyasztott. Ja igen, az üzemanyag Bunker-C olaj volt, akárcsak a többi hasonló mozdonynál. A Westinghouse-gépekben egy külön gőzfejlesztő is helyet kapott a vonatfűtő berendezésnek (20 ezer literes víztartállyal – a betöltött vízmennyiséggel a tengelyterhelést is lehetett „finomhangolni”). A mozdony olajtartálya kisebb volt, mint a GE-mozdonyoké, „mindössze” 15 ezer literes + 1800 liter gázolaj a kiegészítő 75 lóerős dízelmotornak (illetve a turbinának, amely indításkor szintén gázolajjal ment egy pár percig).

A Westinghouse már a háború utolsó évében, 1945-ben nekilátott a tervezésnek, ezzel megelőzte a GE-t. 1948-ban lett kész az első prototípus, amelyet először „stabilmotorként”, áramfejlesztőként tesztelték, tehát a poszt címének megfelelően tényleg egy vaskerekű erőműként szolgált. A GE prototípus mozdonya, amely szintén ezekben az időkben futott próbaköreit, hatékonyabbnak bizonyult. Turbinái egyrészt nagyobb teljesítmény mellett kevesebbet fogyasztottak, másrészt a Westinghouse mozdonyokban két gázturbina és négy generátor volt, a GE-gépekben pedig egy turbina hajtott egy generátort; ez sokkal kevesebb hibalehetőséget jelent. A Westinghouse ugyan végrehajtott néhány változtatást (2250 LE-re növelte az egységteljesítményt, így a mozdony 4500 lóerős lett), de a Union Pacific már letette a garast a GE mellett. A két prototípuson kívül nem készült több ezekből a mozdonyokból.

Szovjet-Oroszországban...

A Szovjetunióban az 50-es évektől próbálkoztak meg a gázturbinák vasúti adaptálásával. Az első kísérlet 1959-ben vette kezdetét. A terv egy kétszekciós Co-Co+Co-Co tengelyelrendezésű (12 tengelyes) tehervonati mozdony megalkotása lett volna, de a G1-01 típusú gázturbinásból végül csak az egyik szekció készült el, amivel egészen a 70-es évek elejéig zajlottak a próbák. A mozdony gyártási helye a magyar mozdonyfanoknak ismerős lehet, ugyanis a gépet a vorosilovgrádi (ma Luganszk) mozdonygyárban építették meg. A szabaddugattyús kétütemű (hajtókar nélküli) dízelmotorból (gázgenerátorból) és egy gázturbinából álló hajtás összteljesítménye 3000 lóerő volt, a turbina hidrodinamikus hajtómű segítségével hajtott meg egy nagy dinamót, amely a hat egyenáramú vontatómotort táplálta. Huh, ez mi is akkor? Dízel-gázturbinás-hidroelektromos mozdony? :) (jó, tágabb értelemben sima gázturbina-elektromos) Az egyetlen megépült gép későbbi sorsa ismeretlen.

A G1-01-es szovjet gázturbinás a luganszki gyárban készült, akárcsak a Magyarországon (és kb. az egész volt keleti blokkban) megtalálható M62-es "Szergejek". A számok a következőket jelölik: 1.) Kompresszor 2.) Égőtér 3.) Turbinafokozatok 4.) A fődinamó hajtóműve 5.) Fődinamó 6.) Segéddízelmotor 7.) Villamos készülékszekrény 8.) Hűtőventilátor 9.) Olajtartály 10.) Légsűrítő a fékberendezéshez
(Forrás: http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Gas-Turbine+Locomotive)

A másik, már sikeresebb konstrukció, a GP-1 nevet kapó, szintén kétszekciós, 12 tengelyes mozdony volt, melynek tesztelése 1964-ben kezdődött. Végül csak két egység készült el, melyek GP-0001 és GP-0002 besorolást kaptak. A gépek menetrendi üzemben is dolgoztak, maximális teljesítményük 3500 LE volt.

A UP gázturbina-elektromos mozdonyainak selejtezése, és az 1973-as arab olajválság sokáig hátráltatta a hajtás elterjedését, annak előnyeit csak a közelmúltban fedezték fel újra. Oroszországban a nagy távolságok miatt nagyon erős mozdonyokra van szükség, és az itt alkalmazott széles, 1520 mm-es nyomtáv még robusztusabb konstrukciók építését teszi lehetővé. Az orosz vasutak már beszerzett egy GEM-10 típusú, hattengelyes, gázturbinás tolatómozdony típust, majd később annak továbbfejlesztett, kétszekciós, Bo-Bo+Bo-Bo tengelyelrendezésű, nyolctengelyes változatát, a TGEM-10-0001-et. A vasutak legutóbbi ilyen beszerzése azonban nem ez, hanem a 2007-ben vásárolt nagyteljesítményű, szintén kétrészes GT1-001-es volt.

A minden eddiginél erősebb, nem kevesebb mint 11 100 lóerős, cseppfolyósföldgáz-tüzelésű (LNG - nem azonos az autógázzal), 12 tengelyes egységek feladata a hatalmas, akár 15-16 ezer tonnás, 170 kocsis (!!!) konténervonatok ("szárazföldi teherhajók") vontatása. A gépekből akár hármat is lehet távvezérelt üzemben használni, ezzel a leghatékonyabb vontatójárműveknek számítanak a vasúttársaságnál, illetve ezek a legerősebb, fedélzeti erőforrással felszerelt mozdonyok a világon.

A hatalmas teljesítményű GT1-esek ezen felül a gázturbinás hajtás reneszánszát is jelenthetik a vasúti vontatásban, amit alátámaszt az is, hogy tavaly elkészült egy még újabb gázturbinás prototípus, a GT1h, becenevén "Szinara" (az őt gyártó mozdonygyárról). A vadonatúj gázturbinás mozdony a GT1-esek 11 ezer lóerős LNG-üzemű gázturbináját használja, szintén kétszekciós, de a tengelyelrendezés különbözik. Mindkét szekció két darab négytengelyes forgóvázon nyugszik, így a mozdony összesen 16 tengelyes (minden tengely hajtott). Az egyik szekcióban a gázturbina, a generátor és a villamos vezérlőrendszer foglal helyet, a másikban a hatalmas, cserélhető LNG-tartály. Utóbbi nagyon kritikus része a hajtásnak, ugyanis a cseppfolyós földgázt igen alacsony hőmérsékleten (-160 fok alatt), és a légkörinél kisebb nyomáson (0,2 bar körül) tárolják, ráadásul az elforrt gázmennyiséget el kell vezetni a tartályból. A szekcióban ezért egy gázhűtő (kondenzáló) és szűrőberendezés is helyet kapott. A Szinara tömegéről nem olvastam sehol adatokat, de tekintve, hogy 16 tengelyes, és a legnehezebb orosz vasutakra készült (akár 22,5-25 tonna tengelyterhelés), nem lepődnék meg, ha 350 tonna körül lenne megtankolva.

Az LNG-hajtás előretörése a közlekedésben egyébként annyira aktuális és érdekes téma, hogy szerintem külön írást fogok szentelni neki. Autókat, kamionokat is lehet már kapni LNG-üzemre átalakítva, de folyékony gázt tüzelő (szerkocsis) "gázmozdonyok" is közlekednek már az USA-ban és Kanadában. A hajóknál mostanában kezd el terjedni a gáztüzelés (főleg az LNG-szállító hajóknál, amelyek a tartályból elpárolgó gázzal hajtják a motorokat). A jövőben akár a repülőgépeket is hajthatja gáz, de ahhoz azért még sokat kell fejlődni a tárolóknak, mert jelenleg még túl nehezek, és sok helyet foglalnak. Mivel az USA az elmúlt években igazi LNG-nagyhatalommá vált, lehet, hogy ez nem is várat olyan sokat magára.

Végül pedig itt van két videó az óriási GT1-es orosz gázturbinásokról:

A következő fejezetben az fentebb már szóba került szabaddugattyús gázfejlesztővel ellátott gázturbinás mozdonyokkal foglalkozunk.

Források:

http://railroadlocomotives.blogspot.hu/2010/12/westinghouse-gas-turbine-electric.html

http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Gas-Turbine+Locomotive

http://www.ngvglobal.com/lng-powered-gt1-locomotive-sets-new-world-record-0914

http://www.railwaygazette.com/news/traction-rolling-stock/single-view/view/gas-fuelled-turbine-electric-locomotive-prototype.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine-electric_locomotive

További képek forrása:

http://wonderful-russia.net/russian-technology-industry/most-powerful-gas-turbine-electric-locomotive-gtel/

http://www.railwaygazette.com/news/traction-rolling-stock/single-view/view/gas-fuelled-turbine-electric-locomotive-prototype.html

 

A bejegyzés trackback címe:

https://techstory.blog.hu/api/trackback/id/tr386221634

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Békássy Csaba 2014.07.17. 22:49:41

Luganszk (Vorosilovgád) vagy Kolomna?
Luganszban a Luganszki Mozdonygyár?
Kolomnában a Kolomnai Mozdonygyár?

kugi · http://kugi.blog.hu 2014.07.17. 22:56:15

Komoly gépek!
Nem úgy mint ez, ami a Sopron-Nagykanizsa vonalon elsőként haladt: kugi.blog.hu/2012/09/21/159_a_kozsegunkon_elsokent_athaladt_gozmozdony

sanyix 2014.07.17. 23:51:25

és ezek az új gázturbinások mozdonyok miért jók? 2 dízelből feleekkora tömeggel ki lehetne hozni ugyanennyi lóerőt... villanymozdonnyal még többet.

walter sobchak 2014.07.18. 00:06:23

@sanyix: Egyelőre kísérleteznek. Mellesleg ennyi lóerőt nem hoznak ki feleennyi tömegből, 11 ezer lóerőről beszélünk. Egy 5-6 ezer lovas orosz dízel bőven 150 tonna fölött van. A kétszekciós óriásdízelek (ezek mondjuk 7-8-9 ezer lóerősek) pedig közelítik a 300-at. Szóval nagy különbség nincs. Villanymozdonnyal ki lehet hozni többet, igen, de a gázturbináshoz nem kell villamosítani a vasutat, illetve az újakat lehet drót nélkül is építeni. Az LNG orosz árát nem tudom, biztosan olcsóbb, mint a gázolaj. Ha az árkülönbség elég nagy, akkor ez is a gázturbinások előnye.

Skunkworks 2014.07.18. 07:32:59

Ööö, lehet rosszul tudom de a gázturbinánál nem úgy van, hogy kompresszor-égéstér-turbina? Már csak azért mert ugyi a kompresszor sűríti a luftot, ehhez adják a petrót, ami elég az égéstérben és a gáz hajtja a turbinát, ami a kompresszort? Csak mert a kép alá (ahol a főgépet mutatják) nem így van írva. De lehet tévedek.

karlmann 2014.07.18. 10:42:38

@walter sobchak:

Azt is tegyük hozzá, hogy a nagyobb nyomtáv miatt többet tud szállítani, vagyis az elhasznált üzemanyag és a szállított teher aránya és ezzel együtt a költség arány is kedvezőbb. A másik, hogy nagyon nagyok a távolságok. Európában ezért sem lehetett sikeres, mert nincsenek olyan nagy távok, sűrűn lakott terület, sok más alternatíva van. Az USA-ban jobb az arány, de az oroszoknál még jobb. A harmadik, hogy saját földgázzal üzemeltethetik, ami az ő saját áraik mellett megérheti, főleg, hogy saját csővezetékük is van.

sanyix 2014.07.18. 16:59:34

@karlmann: miért tudna többet szállítani nagyobb nyomtávval? Éppen azért a normál nyomtáv az elterjedt, mert fölötte nincs gyakorlati haszon. A tengelyterhelés nyomtávtól független, és inkább ez korlátozza az egyszerre szállítható mennyiséget, nem a térfogat...

karlmann 2014.07.22. 13:20:35

@sanyix:

Kivéve, ha olyan dolgokat kell szállítani, ahol mégis a térfogat számít!

GOLAZ111 2014.09.07. 14:11:16

A GP1-0001 képén mintha lenne hátsó vezetőállás is, és a 0002 - es szekció nincs is rajta a képen. Szerintem ez két hattengelyes mozdony, a TEP60 járműszerkezetével, amiket talán csatolva járattak és így jön ki a 12 tengely. De kép alapján a 2 6 tengelyes egység külön - külön is mozgásképes kellett, hogy legyen.

GOLAZ111 2014.09.07. 14:14:16

hmsoft.fw.hu/20040713muz/20040713_vmuz33.jpg

A gázturbinás, hidraulikus erőátvitelű, luganszki GT101-001. Alaposan feladja a leckét, hiszen az embléma az elején majdnem olyan, mint a régi Ljugyinovo-i. De csak majdnem. Valamint Rakov szerint GT101-01 volt a Ljgov fűtőházába állomásított gép pályaszáma. Igaz, de a megépítésekor 001. Azonkívül, a valóságban csak egy szekciója épült meg. Ámde a második szekció elkészítése az első próbázás-sorozatot követő gázturbina módosításkor (1962.) komolyan felmerült a projektben résztvevő kutatóintézetek, ill. az ügynek megnyert állami szervek részéről. Csakhogy: ez az időszak már egybeesett a TG102-es, majd az M62-es fejlesztésével, közben a 2TE10l sorozatgyárásával, így lekerült a napirendről. 1971-ben pedig a gázturbinás vasúti járművekre irányuló munkálatokat teljesen leállították.
A makett ennek megfelelően egy már "lezsírozottnak" hitt vágyat tükröz, amely vágy megbukott mások vágyain...

GOLAZ111 2014.09.07. 14:17:58

@sanyix: Az űrszelvény korlátozza az elszállítható mennyiséget. Oroszországban pedig ez lényegesen nagyobb, mint Európában, ezért tudnak többet szállítani, mert így már van értelme a nagyobb tengelyterhelésnek, és a legtöbb helyen tehervonatokra optimalizált pályának.
Persze biztos stabilabb így egy szerelvény, mint 1435 mm - es pályán lenne.