SBB-CFF-FFS poprawka 4/6 1101
| SBB-CFF-FFS Am 4/6 1101 | |||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 1942 zdjęcie reklamowe Am 4/6 numer 1101
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
Am 4/6 1101 była pierwszą na świecie lokomotywą elektryczną z turbiną gazową . Lokomotywa została zamówiona przez Szwajcarskie Koleje Federalne (SBB-CFF-FFS) od Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) oraz Brown, Boveri & Cie (BBC) w 1939 roku. Lokomotywa została dostarczona w 1941 roku i była używana na kolei w Szwajcarii , Francji i Niemczech do 1954 r.
Rozwój
Przed zbudowaniem Am 4/6 1101 BBC zbudowało pierwszą na świecie przemysłową turbinę gazową w 1936 roku dla rafinerii Marcus Hook w Pensylwanii i pierwszą na świecie elektrownię z turbiną gazową w 1938 roku w Neuchâtel w Szwajcarii. Pod koniec lat trzydziestych BBC chętnie zastosowało nową technologię turbin gazowych w lokomotywach kolejowych.
Na początku 1939 roku SBB złożyło zamówienie w BBC na lokomotywę z turbiną gazową do obsługi niezelektryfikowanych linii bocznych. Specyfikacja lokomotywy obejmowała gwarantowaną ciągłą moc 2200 KM (1641 kW) mierzoną na sprzęgle generatora. Określono początkową siłę pociągową 29 000 funtów (13154 kg) wraz z ciągłą siłą pociągową 11 000 funtów (4990 kg) przy 45 mil na godzinę (72 km / h). Podano maksymalną prędkość 70 mil na godzinę (113 km / h). Maksymalną dopuszczalną masę lokomotywy do użytku na liniach bocznych ustalono na 92 tony.
Technologia
Budowa
Lokomotywa została oparta na istniejącej technologii tam, gdzie było to możliwe, aby uniknąć awarii komponentów niezwiązanych bezpośrednio z turbiną gazową, które zagrażałyby projektowi. Wybrano elektryczną przekładnię napędową, ponieważ wykazała się już niezawodnością w połączeniu z silnikami wysokoprężnymi i ponieważ pozwalała na napędzanie dowolnej liczby osi, co było ważnym aspektem, ponieważ masa w przeliczeniu na moc wyjściową była znacznie niższa w porównaniu z silnikami wysokoprężnymi i parowymi czasu. Możliwą alternatywą byłaby przekładnia hydrauliczna , ale ta technologia nie była jeszcze uważana za gotową dla mocy powyżej około 300 kW (400 KM).
Turbina składała się ze sprężarki powietrza, komory spalania i samej turbiny. Sprężarka powietrza potrzebowała około 4500 kW (6000 KM), aby wtłoczyć powietrze do komory spalania (ciśnienie powietrza od 1 do 3 kgf/cm2 ( 0,098 do 0,294 MPa; od 14 do 43 psi), w zależności od prędkości obrotowej turbiny), gdzie paliwo było wtryskiwane i spalane, co prowadziło do rozprężenia gazów, które przy temperaturze od 500 ° C (932 ° F) do 600 ° C (1112 ° F) uderzały w turbinę i wytwarzały około 6000 kW (8000 KM). Spaliny przepływały przez wymiennik ciepła , gdzie podgrzali napływające powietrze i zostali wyrzuceni przez dach. Pozostała moc około 1500 kW (2000 KM) służyła do napędzania lokomotywy.
Uruchomienie lokomotywy
Najpierw uruchomiono pomocniczy silnik wysokoprężny za pomocą akumulatorów. Silnik ten był połączony z generatorem, który z kolei dostarczał energię elektryczną do uruchamiania turbiny. Turbina była rozpędzana przez sprzężony generator (używany jako silnik). Proces ten trwał około 4 minut, po których turbina mogła się zapalić i pracować sama. Podczas gdy turbina nadal przyspieszała, energia elektryczna wytwarzana przez pomocniczy silnik wysokoprężny mogła być teraz wykorzystana do manewrowania lokomotywą przy niskich prędkościach (10 km / h lub 6 mil / h). Po kolejnych czterech minutach turbina osiągnęła prędkość obrotową biegu jałowego (100 obr./min na generatorze), w którym to momencie lokomotywa była już gotowa do pracy.
Zmiana mocy wyjściowej
Aby zwiększyć moc wyjściową, inżynier przekręcił regulator mocy, co przyniosło następujące efekty:
- Do komory spalania wtryskiwano więcej paliwa
- Regulator prędkości został wyregulowany, aby osiągnąć wyższą prędkość obrotową
- Zabezpieczenie przed przeciążeniem zauważyło sytuację przeciążenia (prędkość obrotowa niższa niż prędkość docelowa) i zmniejszyło obciążenie turbiny
Z powodu mniejszego obciążenia i większej ilości wtryskiwanego paliwa prędkość obrotowa wzrosła (do 300 obr./min na generatorze przy pełnym obciążeniu) iw pewnym momencie turbina osiągnęła prędkość docelową, gdzie ponownie zwiększono obciążenie do pożądanego poziomu osiągnięcie nowej równowagi między mocą wyjściową turbiny a mocą potrzebną silnikom trakcyjnym.
Aby zmniejszyć obciążenie, te same procesy zachodziły w odwrotnej kolejności.
Funkcje bezpieczeństwa
Jeśli inżynier zbyt późno zwiększył moc turbiny (przykład po zmianie nachylenia zamiast przed nią), to prędkość obrotowa turbiny mogła nie wzrosnąć wystarczająco szybko, mogło dojść do spalenia zbyt dużej ilości paliwa i turbina mogła się przegrzać . Alarm temperatury był pokazywany kierowcy przez lampkę ostrzegawczą; jeśli nie zmniejszał obciążenia, dopływ paliwa był odcinany po kolejnym wzroście temperatury o 30 ° C (54 ° F).
W przypadku nagłego zaniku obciążenia, gdy szybki wzrost prędkości obrotowej nie mógł być skompensowany przez regulator prędkości, urządzenie zabezpieczające zmniejszyłoby dopływ powietrza do turbiny. Zmniejszenie dopływu powietrza doprowadziłoby do wzrostu temperatury w komorze spalania z powodu braku zimnego powietrza, co z kolei doprowadziłoby do wyłączenia turbiny z powodu przegrzania.
Monitorowano również komorę spalania. W przypadku zbyt niskiej temperatury (utrata zapłonu) sterownik miał za zadanie ponowne rozpalanie palników. Jeśli to się nie powiedzie, sterowniki odcinają dopływ oleju po 5 sekundach.
Efektywność
Szczytowa sprawność turbiny gazowej wynosiła 15-16%; należy zauważyć, że liczby te nie obejmują strat z przesyłu energii elektrycznej. Wydajność była niska w porównaniu ze współczesnymi silnikami wysokoprężnymi , które zwykle miały efektywność paliwową około 26-28%. Słaba wydajność była głównym powodem, dla którego lokomotywy z turbiną gazową nie były powszechnie stosowane.
Historia eksploatacji
Am 4/6 1101 został dostarczony do SBB w 1941 roku, po czym przeszedł okres testów. Od maja 1943 do lipca 1944 lokomotywa była testowana na trasie Winterthur - Stein - Säckingen linii, na której bez incydentów pokonał dystans około 50 000 km. Lokomotywa była następnie używana w eksperymentalnej służbie w Szwajcarii, Francji i Niemczech, pokonując około 410 000 km do września 1954 r., kiedy turbina została uszkodzona z powodu przegrzania łopatek. Pierwotną przyczyną awarii łopatek turbiny było wadliwe okablowanie kabli czujników. SBB zdecydowało się nie naprawiać turbiny ze względu na wysokie koszty naprawy i stosunkowo niską efektywność paliwową lokomotywy.
W 1958 roku SBB zdecydowało się przebudować Am 4/6 1101 na lokomotywę całkowicie elektryczną. Lokomotywa przemianowana na Ae 4/6 III 10851 służyła do 1978 roku.
Zobacz też
- Lista taboru używanego przez Szwajcarskie Koleje Federalne
- British Rail 18000 - Współczesna lokomotywa z turbiną gazową, również zbudowana przez Browna Boveri
 Lokomotywy o standardowym rozstawie w Szwajcarii | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SBB-CFF-FFS |
|
 |
||||||||||||||||