ТЕПЛОВОЗ
DIESEL LOCOMOTIVE

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование магистральных и маневровых тепловозов.
В настоящее время используются дизельные тепловозы на жидком или газовом топливе. Прототипом изобретения является тепловоз с дизель-генераторной установкой, дизельный двигатель которой питается природным газом в смеси бутан-пропан (1).
Существенным недостатком дизельного тепловоза является ограничение мощности дизеля в длительном режиме, что определяет низкую скорость тепловоза в этом режиме - 20-25 км/ч. Это приводит к снижению участковых скоростей тепловоза, ухудшающих тяговые показатели перевозок.
Предлагаемый тепловоз содержит кузов с машинным отделением, в котором расположена электрическая силовая установка для питания тяговых электродвигателей, включающая в себя магнитогидродинамический генератор МГДГ, сочетающий в себе тепловую машину и электрический генератор.
На фиг.1 дана блок-схема энергетической установки. Ее основные элементы: I - топливный бак с сжиженным горючим газом, связанный с ним газовый редуктор, II - превращающий жидкий газ в газообразное состояние и III - магнитогидродинамический генератор (МГДГ), связанный через газовый редуктор с топливным баком. Поступающий газ, окислитель (воздух), входит в отверстие 1, а из отверстия 2 отводится отработанный газ. К выходу МГДГ подключен блок IV - полупроводниковый преобразователь частоты и напряжения, к которому подключены асинхронные электродвигатели (блок V). Работа силовой установки поясняется фиг.2, где дан поперечный разрез МГДГ.
Каналы камер сгорания 3, число которых может быть увеличено до двух и более (3), выполнены в виде сужающихся к оси А-А сопел. В полость 7 через входное отверстие 1 подводится смесь газа с воздухом. В полости отработанный газ скапливается и выводится через трубы 2 (фиг.1). Газ поступает в полость с повышенными давлением и скоростью, а выход газа из полости 8 - с пониженными давлением и скоростью. За счет разности этих параметров и создается полезная работа. Для создания ЭДС(Е) используется магнитный поток Ф, создаваемый полюсной системой с катушками 5, замыкающийся по ферромагнитным элементам 4 и стенкам 6. Связь ЭДС с магнитным потоком Ф и скоростью Vc продвижения ионизированного газа в канале определяется векторным произведением Е=Ф·Vc.
Продвижению ионизированного газа по каналу 3 препятствуют силы Fк, направленные радиально к оси А-А, связанные с потоком Ф и током ионизированного газа, протекающим тангенциально оси А-А, которые определяются векторным произведением
Электромагнитная мощность, вырабатывается МГДГ, пропорциональна произведению ЭДС Е и тока i.
Преимущества тепловоза с предлагаемой энергетической установкой в виде МГДГ перед тепловозом с дизель-генератоной установкой следующие.
1. МГДГ в одном объеме сочетает тепловую машину - двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор.
2. Тепловые процессы в МГДГ будут более эффективными, чем у дизеля за счет повышенных скоростей продвижения газа в камерах сгорания.
3. В МГДГ нет движущих элементов, кроме ионизированного газа, не требуется смазка, что позволит повысить срок их службы и снизить эксплуатационные расходы на содержание и ремонт тепловоза.
4. Отсутствует шум от работы дизеля.
5. Меньшее экологическое загрезнение атмосферы.
Литература
1. Г.А.Фофанов и др. «Альтернативные виды топлива на подвижном составе». Труды ВНИИЖТ 2008 г.
2. «Магнитодинамический метод получения электроэнергии», под редакцией В.А.Кирилина и А.Е.Шейдлина, М.: - Энергия, 1971 г.
3. «Электрическая машина радиального движения», патент RU №2346378.