Как устроен паровоз⁠⁠

Для меня всегда паровоз был чем-то вроде живого организма: шипящего, скрипящего и выдыхающего тонны раскалённого пара.

На самом деле отчасти так и есть: машинисты паровозов подтверждают, что у этих машин есть душа и индивидуальный характер.

И всё же, если перестать романтизировать паровую тягу, то перед нами просто очередной механизм. Сложный, но всё же механизм, придуманный человеком.

В питерском «Музее железных дорог России» есть один потрясающий экспонат — паровоз серии Эр в разрезанном виде, обнажающим все внутренности.

Давайте вместе посмотрим, как же он устроен.

Давайте начнём с основ. Для движения паровоз использует энергию перегретого пара, который толкает ряд поршней, а те, в свою очередь, с помощью соединительных тяг заставляют вращаться колеса.

Это если говорить просто. А теперь давайте чуть подробнее. Паровоз состоит из трёх основных частей: парового котла, паровой машины и экипажной части.

Паровой котёл (он занимает практически всю переднюю часть паровоза) служит для получения водяного пара, путем сжигания топлива.

Именно пар на паровозе является основным рабочим телом: от него даже гудок работает.

Двигателем паровоза является тяговая паровая машина, которая преобразует энергию пара в возвратно-поступательное движение поршня, которое в свою очередь с помощью кривошипно-шатунного механизма трансформируется во вращательное движущих колёс.

Так как паровой котёл является самой главной частью паровоза, то с него и начнём.

Рядом с кабиной находится топка (она же камера сгорания). Конструктивно топка представляет собой две вложенные друг в друга стальные коробки: огненная коробка (внутренняя) и кожух (внешняя).

Топка работает в крайне сложных условиях: температура внутри может достигать 1600 °C, а давление пара просто колоссальное.

Обычно на мощных и более современных паровозах применяют радиальные топки (их проще стыковать с цилиндрическим котлом), но на ранних паровозах (а также на паровозе типа Эр, который вы видите на фото), используется топка Бельпера с плоским потолком.

В нижней части топки расположена колосниковая решётка, которая служит для поддержания слоя горящего твёрдого топлива. Примерно то же самое должно быть в печке в вашей бане.

Под колосниковой решёткой располагается бункер для золы — зольник.

В передней части котла вовсе не плещется вода, как в цистерне. Вместо этого тут находится огромное количество (до нескольких сотен) дымогарных труб.

Часто вместо дымогарных труб в передней части котла расположен пароперегреватель, который размещён в трубах, аналогичных дымогарным, но больше диаметром.

Работает это так: вода из тендера дважды нагревается в паровом котле, превращаясь в перегретый пар. Нагрев происходит за счёт тепловых потоков внутри труб: посмотрите внимательнее на предыдущую фотографию, где видно, что дымогарные трубы соединены с топкой.

В передней части котла располагается дымовая коробка. Служит для сбора выходящих из дымогарных и жаровых труб газов сгорания и вывода их в атмосферу через дымовую трубу.

Дымовая коробка играет важную роль в в создании тяги воздуха в топке.

Именно в дымовой коробке все дымогарные и жаровые трубы сходятся в одну. Наглядно видно на фотографии ниже.

Хорошо, движемся вместе с паром дальше. Перегретый пар (как он создаётся, вы теперь знаете) попадает в цилиндры.

Там он двигает поршни, которые воздействуют на кривошипно-шатунные механизмы, заставляющие колёса вращаться.

В большинстве паровозов использованы простые двухцилиндровые машины, доказавшие свою эффективность. Именно такую паровую машину вы видите на фотографиях.

Часть пара, остывая, превращается снова в воду и возвращается в паровой котел. Остальной пар выбрасывается наружу через дымовую трубу. В некоторых паровозах всё ещё горячий пар используется для первичного подогрева воды в котле.

Хочу упомянуть ещё одну штуку, установленную в самом верху котла. Это сухопарник.

Если говорить просто, то сухопарник отделяет пар от водяных капель и частиц накипи.

Но самое главное, что сухопарник позволяет «аккумулировать» пар и получать дополнительную мощность, например, во время затяжных подъёмов.

Экипажная часть паровоза чем-то напоминает шасси внедорожника: тут тоже есть рама, на которой устанавливаются котёл и цилиндры, колёсные пары с буксами, рессоры с балансирами и тележка.

В музее можно пройтись под паровозом и в подробностях посмотреть, как устроен паровоз снизу.

Запас воды и угля для паровоза перевозится в тендере — специальном вагоне, который крепится позади локомотива.

Бывают, конечно, паровозы без тендеров. Они называются танк-паровозами и обычно использовались для маневровых работ.

Обычно тендеры имели стандартную конструкцию и могли использоваться с различными типами паровозов.

В задней части локомотива располагалась будка, в которой были сосредоточены все органы управления паровозом.

В неё также выходила задняя часть топки с шуровочным отверстием для загрузки топлива.

В завершение хочу буквально пару слов сказать про сам паровоз Эр-791-81.

Он был выпущен в 1955 году в Польше по стандартизированным чертежам, разработанным в Советском Союзе.

Ну а Эр-791-81 считается первым в России наглядным макетом паровоза в разрезе и создан на базе настоящего и полностью функционального (ранее) паровоза.

via