Духоход Барановского и локомотивы, работающие на сжатом воздухе

Первые пневматические локомотивы появились всего лишь на 15 – 20 лет позже стефенсоновского паровоза как альтернатива паровой тяге.

Пневматические локомотивы получили широкое применение там, где дым, искры и пар из куда более эффективной паровой машины были неприемлемы (на городских улицах и внутри угольных шахт, при строительстве тоннелей) в то время, когда электричество ещё не было распространено в качестве источника энергии для двигателей.

По мере развития электроэнергетики локомотивы с двигателями, работающими на сжатом воздухе, были постепенно заменены электрической тягой.

В период строительства первой российской магистрали между Санкт Петербургом и Москвой основным поставщиком локомотивов и вагонов для российских железных дорог стал Александровский механический завод, находившийся в Петербурге.

В 1861 г. на Александровском заводе был построен первый в России локомотив, который должен был заменить паровоз.

Двигатель локомотива приводился в движение не паром, а сжатым воздухом.

Строительством необычного для того времени локомотива руководил его изобретатель С. И. Барановский.

Он же дал своему детищу название «духоход» или «духовой самокат».

Двигатели, подобные обычным паровым машинам локомотивов, были двухцилиндровыми – по одному горизонтальному цилиндру на каждую сторону локомотива.

Судя по рисунку, который был сделан в 1862 г., на одной платформе находились как двигатель, так и баллоны со сжатым воздухом.

Видимо, это был экспериментальный локомотив для проверки идеи на практике.

Сжатый воздух, приводящий в движение воздушные машины, помещался в 34 горизонтальных трубах (баллонах) диаметром 150 мм и длиной 2100 мм каждая.

Баллоны были соединены между собой трубами меньшего диаметра.

Для управления машинами имелись краны, манометр, рычаг с тягой к золотнику.

Тендер для воды и топлива отсутствовал. Для двух машинистов соорудили небольшую крытую площадку.

Локомотив был довольно совершенным в техническом плане устройством, использовавшим передовые идеи того времени.

Но локомотив в том же 1862 году был снят с использования, так как был слишком технически сложен для своего времени.

Принципиальным недостатком пневмолокомотивов является непрямое использование энергии.

Сначала энергия используется для сжатия воздуха, а потом от сжатого воздуха передаётся двигателю.

Каждое преобразование энергии осуществляется с потерями, что обуславливает более низкий коэффициент полезного действия пневмолокомотивов чем, например, дизельных или, тем более, электротранспорта.

Ещё в процессе, использующим сжатый воздух для работы двигателя, главной проблемой является получение работоспособной системы.

Когда газ расширяется, он резко охлаждается, и если запасённый воздух не является совершенно сухим (а это так и есть), в трубопроводе и цилиндрах двигателя влага начнёт замерзать, и двигатель скоро прекратит работу и остановится.

Вообще, разнообразие форм и размеров поражает техническое воображение.)

Также из-за своей пожаробезопасности, некоторое распространение получили так называемые бестопочные паровозы– похожи на обычные паровозы, но вместо бойлера имеет резервуар, известный как паровой аккумулятор .

Этот резервуар заполняется перегретой водой под давлением от стационарного котла. Двигатель работает как обычный паровой двигатель, используя пар под высоким давлением над водой в аккумуляторе.

По мере использования пара и падения давления перегретая вода закипает, заменяя использованный пар.

Так локомотив может работать до тех пор, пока давление не упадет до минимального полезного уровня или пока не закончится вода, после чего его необходимо подзарядить.