Komolyan, nem igaz, egy hete megírtam a posztot, és amikor fel akartam tenni, a fele elveszett (pedig ugye automatikusan menti). Ne haragudjatok, de úgy elment a kedvem, hogy mostanáig tartott, míg "kihevertem", és újraírtam a hiányzó részeket (ugye Wordben írom meg, de egy-két dolgot csak itt teszek hozzá - ezek vesztek el). Következzen tehát az utolsó rész.

A gázturbinás mozdonyok utolsó tárgyalt típusáról, a gázgenerátoros turbinával felszerelt lokomotívokról még nem esett szó. Sajnos ez az eljárás – noha a gázturbinás hajtástípusok közül elsőként ezzel kísérleteztek – nem terjedt el igazán, csak néhány prototípusról és rövid életű mozdonyról tudunk.

A fenti gifen látható a szabaddugattyús gázturbina működése. A hajtókar és forgattyústengely nélküli dugattyúk egyik fele beszívja a gázkeveréket, majd az az égéstérbe kerül (ehhez túlnyomásosnak kell lennie), ahol a következő "félfordulat" alatt összesűrűsödik. Az alsó holtpont közelében, begyullad a keverék, és visszalöki a dugattyút, amely aztán a felső holtpont előtt szabaddá teszi a kipufogónyílás(oka)t és a gázkeverék eltávozik. A kipufogógázok munkája azonban csak most kezdődik: az égéstermékekkel hajtják meg a tulajdonképpeni gázturbinát, amelynek így nem kell saját égőtér és kompresszorfokozat. A szabaddugattyús motor mindig kétütemű, és ahhoz, hogy a munkafolyamatot fenntartsuk, valamilyen feltöltővel a légkörinél nagyobb nyomású levegővel kell táplálni (csak így tud a beszívott levegő benyomulni az égéstérbe). Azt, hogy a dugattyúk a felső holtpontról visszatérjenek, a felettük levő zárt gáztér segíti elő, amely ilyenkor légrugóként működik. A szabaddugattyús motor tehát (általában) mechanikai munkát nem végez, csak a gáz előállításáért felel, ezért is hívják gázgenerátornak. Annak ellenére, hogy ez a gép nem forog (Ember tragédiája, értitek), mégis van fordulatszáma (frekvenciája): egy fel-le (balra-jobbra) ütem jelent egy fordulatot. Azt, hogy a motor ne fulladjon le (ti. nincs lendkerék, nem is lehet) a dugattyúk nagy tömege (tehetetlensége) biztosítja. A képen látható gép egy ellendugattyús fekvőhengeres változat, de vannak szimpla egydugattyúsak, és persze többhengeres, illetve álló kivitelű változatok, sőt, még ennél is ritkább alfajok is, de az már nagyon elütne a témától :), aki akar, nézzen utána. :)

Sterling-gyártmányú kétütemű, négyhengeres (8 dugattyús) ellendugattyús dízelmotor. Hengerűrtartalma 2,5 liter, teljesítménye 125 lóerő 1800-as "fordulat"számon. Ja igen, 1937-et írunk :). Azért nem rossz, igaz? Lent: az ábra a szabaddugattyús motorok nyomás és térfogatviszonyait mutatja a különböző ütemekben.
(Forrás: http://www.gasenginemagazine.com/gas-engines/crankless-opposed-piston-high-speed-diesel-engine.aspx)

A gázgenerátoros hajtást azért gondolták megfelelőbbnek a vasúti használatra más gázturbinás típusoknál, mert így kiküszöbölhető lett volna a már többször is említett, alacsony sebességen mutatott gazdaságtalan működés. Mivel a szabaddugattyús motor által hajtott turbinának nincs nagy teljesítményigényű kompresszora, hanem a gázgenerátorból – ami legtöbbször egy viszonylag kisméretű belső égésű dugattyús motor – kiáramló gázok hajtják meg a turbinakereket, nem kell számolni annak kis fordulatszámon jelentkező hátrányaival. A bonyolult felépítés, a kiforratlanság, valamint a dízel- és villanymozdonyok elterjedése azonban ezeknek az érdekes hajtású mozdonyoknak a sorsát is hamar eldöntötte.

Franciaország    

A legkorábbi kísérletek már a 20-as években megkezdődtek; az első mozdony 1933-ban készült el, ám a kísérlet nem jutott el a sorozatgyártásig. A francia Renault gyár által az 50-es években épített első próbamozdonyban a gázturbinát egy egyhengeres, ellendugattyús, kétütemű, szabaddugattyús dízelmotor hajtotta, a nyomaték aztán kétfokozatú sebességváltón keresztül jutott el a tengelyekhez. A gépezetet az olasz Pescara gyártotta, amely élen járt a gázgenerátoros turbinák gyártásában, és rengeteg különböző járművet épített ilyen hajtással (hajó, mozdony, traktor, de pl. áramtermelő- és fűtőerőművek is). A fenti képen (modellként) látható furcsa kinézetű "magas homlokú" gép teljesítménye 1000 lóerő volt. Apró érdekesség, hogy 4. részben említett szovjet gázturbinások főgépeinek megépítése csak azután vált lehetségessé, hogy ennek a mozdonynak a terveit sikerült khm... lemásolni :).

1959-ben elkészült a továbbfejlesztett, hattengelyes, 2400 lóerős változat. A CC-80000 sorozatszámot kapott, "Belphégor" becenevű mozdonyokat több vasútvonalon is kipróbálták, ám nem váltak be, így 1965-ben sima dízelmozdonnyá alakították át őket (két darab 1500 lóerős Pielstick motort kaptak).

Tót atyafiak - a csehszlovák gázturbinások

A korábbi Csehszlovákiában az 50-es, 60-as években foglalkoztak behatóbban a gázturbinák ilyen használatával, melynek eredményeként két mozdony is készült. Az első TL659-001-es mozdony 1958-ben lett kész. 3500 lóerős gázturbináját egy Tatra T111-es teherautó V12-es, léghűtéses dízelmotorja segítette. A gyáron kívüli tesztek 1959-ben indultak meg, melynek keretében 6500 tonnás vonatot is továbbított a mozdony. Ez azonban annyira megterhelte a gázturbinát, hogy végül kigyulladt, ezzel a próbagép végzetét okozva. A második, 002-es példány 1960-ban hagyta el a gyár kapuit, és sikeres tesztüzem után üzembe is állt a Csehszlovák Vasutaknál (ČSD). A konstrukció azonban megbízhatatlannak bizonyult, így 1966-ban el is búcsúzott tőle a vasúttársaság; a gépet a Zsolnai Műszaki Egyetemnek adták el, ahol meghajtó rendszere oktatási célokat szolgált. Néhány év múlva azonban innen már a bontóba vezetett az útja. Noha a gépek kudarcnak bizonyultak, a mai napig az egyik legerősebb, mechanikus erőátvitelű mozdonyoknak számítanak a világon (sajnos az alábbi képnek nem tudom, ki a forrása).

Egyéb tervek - Svédország, USA és Anglia           

Svédországban a Gotaverken is készített gázgenerátoros szabaddugattyús turbinát. Itt egy kétütemű, egyhengeres, ellendugattyús dízel által termelt kipufogógázok forgattak meg egy turbinát, ami a hajtott tengelyeket fogaskerekeken, forgattyústengelyeken és csatlórudakon keresztül mozgatta. A turbina nagy fordulatszáma miatt kettős fordulatszám-csökkentő áttételt kellett alkalmazni. A 3 hajtott tengelyű gép teljesítménye 1300 lóerő volt.

40-es, 50-es években kósza kísérletek zajlottak a korábban az UP-nél már említett szénportüzelés megfelelővé tételére. A fő probléma itt a széndarabok és az égési hamu turbinalapátokra gyakorolt káros hatása volt. Néhány teszt elvégzése után azonban a fejlesztőcég abba is hagyta a próbálkozást. Amerikában a háború után egy olajtüzelésű gázturbinát alakítottak át szénporüzemre, de ismeretlen okok miatt aztán 1946-ban fejlesztési eredményeket eladták London, Midland & Scottish Railway-nek, a későbbi fejlemények nem ismertek.                                     

Az United States Army Corps. kísérleti gázturbinás mozdonya 1952-ből. A csatlórudas tolatómozdony középső két tengelyét összesen két darab 150 lóerős gázturbina hajtotta (tengelyelrendezés 1'B1').
(Forrás: http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine_locomotive)

1952-ben egy érdekes elgondolást dolgozott ki két brit mérnök, Robertson és Sampson. A tervet egyébként az angol energiaügyi minisztérium rendelte meg egy kísérleti szénportüzelésű gázturbinás mozdony megépítéséhez. A koncepció nagyban különbözött minden addigi- és azutáni alapelvtől. A szénport egy égéstérben égették volna el, majd az így keletkezett forró gázok egy hőcserélőn keresztül adták volna le a hőt egy külön hőtartályban levő sűrített levegőnek. A forró levegőt ezután (a gázturbinához hasonlóan) egy fúvókán keresztül nagymértékben felgyorsították volna, az pedig meghajtotta volna a turbinakereket; ezzel, hogy az égéstermékek nem érintkeznek a turbinalapátokkal, kiküszöbölték volna azok erózióját. A mozdony, amibe tervezték, egy hattengelyes, 1800 lóerős, 120 tonnás, és 115 km/h sebességre képes, mechanikus meghajtású egység lett volna, Parsons gyártmányú gázturbinával. A gépbe kétfokozatú sebességváltót is terveztek, az első fokozat tehervonatokhoz, a második könnyű gyorsvonatok vontatásához lett volna használatos. Sajnos a kísérletből mozdony nem, csak egy kisméretű modell lett, ami Glasgow-i Közlekedési Múzeumban tekinthető meg. 

A sugárhajtású mozdonyok

Akárcsak a gőz- dízel- és villanymozdonyok között, úgy a gázturbinások körében is akadtak olyan próbálkozások, amelyek még ezen a szegmensen belül is ritkának és érdekesnek számítottak. Néhány már említésre került ezek közül, de biztosan nem voltak olyan figyelemreméltóak, mint a most következő néhány példány.

A 70-es, 80-as években a Vasfüggöny mindkét oldalán próbálkoztak az utazósebesség drasztikus emelésével, anélkül, hogy különösebben nagy és erős mozdonyokat kelljen drága pénzekért kifejleszteni. Az akkoriban már a repülésben is egyeduralkodó gázturbinás sugárhajtóműveket előtte nem próbálták vonatokba beépíteni biztonsági, és gazdaságossági megfontolásokból (bár az okok kitalálásához talán nem is kell különösebb képzettség :D), de a 60-as évek végén sor került erre is. A előbbieknek megfelelően a jet-vonatokra példákat mind az USA-ban, mind a Szovjetunióban találhat(t)unk; bár őszintén szólva én nehezen hiszem, hogy ezeknek a polgári alkalmazását valaha is komolyan fontolgatták volna. Mivel a két oldal csak néhány év különbséggel kezdte el a próbálkozást, talán inkább csak egy "vasúti űrversenynek" lehetett tanúja az akkori világ.

New York Central „Black Beetle”

"A vágány mellett tessék vigyázni!" :)
(Forrás: http://thecontaminated.com/m-497-jettrain/)

Amerikában 1966-ban, a New York Central Railroad kísérletezett egy turbojet-hajtóművel felszerelt motorkocsival. Az egyetlen tesztpéldány alapja egy, a vasutaknál szolgáló RDC-3-as típusú dízel motorkocsi volt (így néz ki egyébként - nem, a Pénzvonatban nem ez van :D). Az átépítés költségvetése elég szűkösre volt szabva, ezért kizárólag használt, illetve más típusokról beszerezhető alkatrészekkel dolgoztak. A motorkocsi elejére, a vezetőállás fölé, egy tartópilonra került a két darab General Electric J47-19-es, összesen 46 kN tolóerőt szolgáltató sugárhajtómű, amelyeket egy leselejtezett Convair B-36-os nehézbombázóról szereztek (a hajtóművek érdekessége, hogy egy módosított változatukat tervezték használni az atommeghajtású repülőgépeken). A motorkocsi ezen felül áramvonalas orrburkolatot is kapott, valamint fekete fényezést, ami miatt ráragadt a „Black Beetle” (Fekete Bogár) becenév. A kocsit az indianai Butler és az ohiói Stryker városok közötti nyílegyenes – egyébként menetrend szerinti vonatok által használt – pályán próbálták ki, úgy, hogy azon semmilyen változtatást nem eszközöltek előtte. A Fekete Bogár az egyik alkalommal ezen a módosítatlan pályán érte el a hihetetlen 296 km/h-s (!!!) sebességet, ami ebben a műfajban azóta is világrekord. A próbaüzem ezen felül értékes tapasztalatokat szolgáltatott a nagysebességű pályák építéséhez. Az elért eredmények ellenére persze a sugárhajtású vonatból nem lett semmi végül; egyszerűen túl veszélyes lett volna polgári használatra, a kényelmetlenségről és a tetemes fogyasztásról nem is beszélve, arról meg végképp nem, hogy akkoriban még nem is voltak olyan pályák (kb. sehol a világon), amelyek alkalmasak lettek volna ekkora sebességre. A motorkocsit tehát a New York Central visszaalakíttatta, a projektet pedig lefújta. A tesztpéldány eredeti formájában 1984-es selejtezéséig közlekedett.

Alább egy videót láthattok a vonatról. Őszintén szólva engem ezekkel az egyik oldalt megcsinált, másik oldalt lecsupaszított vezetőállásokkal a Mógus professzor-Voldemort "párosra" emlékeztet a gép. Még mielőtt valaki kételkedni kezdene, nem, valószínűleg ezen a videón nem 290-nel megy.

SVL szovjet sugárhajtású motorkocsi

A szovjetek valamivel később, 1970-ben láttak hozzá egy hasonló működési elvű vonat megépítéséhez. A motorkocsi hajtóműve az elején, szintén pilonokon elhelyezett két darab Ivcsenko AI-25-ös, összesen 34 kN tolóerejű (low-bypass) kétáramú gázturbinás sugárhajtómű volt, melyeket a Jak-40-es kisméretű sugárhajtású repülőgépek, illetve az L-39 Albatros vadászgépek is használtak.

Kövezzetek meg, de echte 3-as metró :)
(Forrás: http://englishrussia.com/2007/04/10/russian-jet-train-and-ship/)

A motorkocsi maximális sebessége 255 km/h volt, tehát hasonló menetteljesítményekkel büszkélkedhetett, mint amerikai társa. A projekt alapja egyébként egy szovjet ER22-es motorkocsi volt, amely természetesen némi aerodinamikai módosításon ment keresztül. A nagysebességű, felsővezetéket nem igénylő sugárhajtású motorkocsival egyébként a világ leggyorsabb távolsági expresszvonatait (Trojka-expressz) szerették volna elindítani a szovjetek (ha sikerült volna, megelőzték volna a franciákat :), igaz, a japánokat nem). Közelebbről nem ismert okok miatt aztán ebből a próbálkozásból se lett semmi, a vonatot félreállították, rozsdás maradványai a mai napig egy orosz gyár területén láthatók. Egyébként a szovjetek ekkoriban egy Tu-134-es hajtóművekkel felszerelt, 100 km/h sebességre képes szárnyashajóval is próbálkoztak, de tudtommal az sem jutott tovább a tesztelésnél. Az SVL-nek nemrég az oroszországi Tver városában emléket is állítottak.

A gázturbinás vasúti hajtás értékelése

Mint látható, viszonylagos ismeretlensége ellenére akadtak példák bőven mind a gáz-, mind a gőzturbina használatára a vasúti vontatásban. Ezzel az óriássorozattal az volt a célom, hogy a téma iránt érdeklődők könnyebben hozzáférhessenek az ezen hajtásokról szóló anyagokhoz, mert kicsi, de igazán fontos és legfőképpen tanulságos részei voltak a vasút- és technikatörténetnek.

A szintén ismeretlen magyar gázturbinás mozdony- és motorkocsi-tervekkel egy külön fejezet fog majd foglalkozni, ha megfelelő forrásokat találok. Még a blog indulása előtt Soltész Józseffel, a Közlekedési Múzeum volt főmuzeológusával beszéltem, ő javasolta a témát, amiből kész is lett néhány oldal. Sajnos Soltész úr idén februárban meghalt, így az írást majd az ő tiszteletére készítem el, kicsit komolyabb terjedelemben.

Források:

http://www.freikolben.ch/

http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine_locomotive

Popular Science 1957. szeptember

http://www.free-piston.eu/

További képek forrása:

http://www.iridetheharlemline.com/2014/04/11/jets-and-atoms-powering-bizarre-trains/

http://englishrussia.com/2007/08/23/soviet-jet-train-some-more-history/

http://en.wikipedia.org/wiki/Free-piston_engine

http://englishrussia.com/2014/05/26/abandoned-and-rusty-soviet-turbo-jet-train/