ГАЗОТЕПЛОВОЗ
GAS-DIESEL LOCOMOTIVE

Изобретение относится к локомотивам с энергетической установкой, состоящей из газового двигателя с тяговым агрегатом и касается конструкции маневрового локомотива, работающего на природном газе.
Известен маневровый тепловоз с газопоршневым двигателем, содержащий главную несущую раму, установленный на главной несущей раме капот, размещенный под капотом газопоршневой двигатель, тяговый и вспомогательный генератор, приводимые газопоршневым двигателем, винтовой компрессор тормозной системы, а также криогенную емкость сжиженного природного газа и охлаждающее устройство с жидкостно-воздушными радиаторными секциями и мотор-вентилятором, объединенными в один блок, при этом охлаждающее устройство с жидкостно-воздушными радиаторными секциями и мотор-вентилятором, объединенными в один блок, установлено на площадке капота над вспомогательным генераторм и винтовым компрессором на участке капота между газопоршневым двигателем и криогенной емкостью сжиженного природного газа и отделено от криогенной емкости огнезащитной перегородкой.
Ширина охлаждающего устройства с жидкостно-воздушными радиаторными секциями и мотор-вентилятором в плоскости, перпендикулярной продольной оси тепловоза, выполнена не превышающей величины 1,15 ширины капота тепловоза (патент RU 138476, В61С 5/00 (2006.01) от 11.10.2013).
Недостатком известного маневрового тепловоза с газопоршневым двигателем является то, что при количестве топлива в криогенной емкости ежиженного природного газа равном 0,4-0,6 всего расходуемого из криогенной емкости количества топлива, вертикальная нагрузка от главной рамы на тележки тепловоза распределена неравномерно с отклонением, превышающим допустимые пределы разности нагрузок по колесным парам тележек.
Известен маневровый тепловоз с газопоршневой силовой установкой, содержащий главную раму, опирающуюся на тележки с колесными парами, кабину машиниста, газопоршневую силовую установку с охлаждающим устройством, газопоршневым двигателем и тяговым генератором, съемную емкость газового криогенного топлива, соединенную отводящим криогенным патрубком с газовым патрубком газификатора жидкого топлива, вспомогательное оборудование и неподвижный балласт, при этом съемная емкость газового криогенного топлива установлена на главной раме тепловоза над одной из тележек в максимальном удалении от кабины машиниста, размещенной на противоположном конце главной рамы тепловоза, газопоршневая силовая установка с охлаждающим устройством, газопоршневым двигателем и тяговым генератором установлена между съемной емкостью газового криогенного топлива и кабиной машиниста тепловоза, между съемной емкостью газового криогенного топлива и газопоршневой силовой установкой укреплена ударостойкая огнезащитная перегородка, вспомогательное оборудование и неподвижный балласт установлены и закреплены на главной раме тепловоза таким образом, что при количестве топлива в съемной емкости газового криогенного топлива, равном 0,4-0,6 всего расходуемого из емкости количества топлива, вертикальная нагрузка от главной рамы на тележки тепловоза распределена на тележки равномерно с отклонением, не превышающим допустимых пределов разности нагрузок, маневровый тепловоз снабжен подвижным в направлении продольной оси тепловоза балластом, который размещен по сторонам главной рамы тепловоза и снабжен механизмом его перемещения от тележки, над которой установлена кабина машиниста, до тележки, над которой установлена съемная емкость газового криогенного топлива и обратно, причем механизм перемещения подвижного балласта может быть электрически связан с датчиком количества или уровня топлива в съемной емкости газового криогенного топлива (патент RU 2537022, В61С 5/00 (2006.01) от 16.05.2013) - прототип.
Недостатком известного маневрового тепловоза с газопоршневой силовой установкой является то, что газопоршневая силовая установка с охлаждающим устройством, газопоршневым двигателем и тяговым генератором установлена между съемной емкостью газового криогенного топлива и кабиной машиниста тепловоза не обеспечивает повышенный уровень безопасности локомотивной бригады в кабине машиниста в отношении воздействия газа, температурных и силовых факторов в аварийных ситуациях, так как наиболее опасным в части утечек газа является система газоподачи, соединяющая выходящий газовый патрубок газификатора жидкого топлива с газовыми клапанами цилиндров газопоршневого двигателя, которая находится в непосредственной близости от кабины машиниста, а также наличие механизма перемещения подвижного в направлении продольной оси тепловоза балласта, который размещен по сторонам главной рамы тепловоза, от тележки, над которой установлена кабина машиниста, до тележки, над которой установлена съемная емкость газового криогенного топлива и обратно, который может быть электрически связан с датчиком количества или уровня топлива в съемной емкости газового криогенного топлива, что снижает надежность его работы по обеспечению равномерного распределения вертикальной нагрузки от главной рамы на тележки тепловоза и увеличивает затраты на его изготовление, обслуживание и ремон.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности локомотивной бригады в кабине машиниста в отношении воздействия газа, температуры и силовых факторов в аварийных ситуациях, равномерное распределение вертикальной нагрузки от главной рамы на тележки с отклонением, не превышающим допустимых пределов разности нагрузок по осям колесных пар тележек без применения подвижного балласта при любом количестве сжиженного газа, а также снижение затрат на изготовление, обслуживание и ремонт газотепловоза.
Указанный технический результат достигается тем, что газотепловоз, содержащий главную раму, установленную на две тележки с обмоторенными колесно-моторными блоками, съемную емкость газового криогенного жидкого топлива, соединенную отводящим криогенным патрубком с газовым патрубком газификатора жидкого топлива, состоит из модулей охлаждающего устройства, газового двигатель-генератора, высоковольтной камеры, кабины машиниста, пневматических систем, вспомогательных устройств, при этом состоит из установленных на главной раме комплексов силового оборудования и управления, между которыми к главной раме крепится съемная емкость газового криогенного жидкого топлива. Комплекс силового оборудования установлен над одной из тележек в максимальном удалении от комплекса управления, размещенного на противоположном конце главной рамы. Комплекс силового оборудования содержит: кузов капотного типа; модуль газового двигатель-генератора; модуль охлаждающего устройства. Комплекс управления содержит: кузов капотного типа; модуль высоковольтной камеры; модуль кабины машиниста; модуль пневматических систем. Между съемной емкостью газового криогенного жидкого топлива и комплексами силового оборудования и управления укреплены ударостойкие огнезащитные перегородки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображен газотепловоз, где Р1 и Р2 - вертикальные нагрузки от главной рамы на тележки.
Газотепловоз, содержащий главную раму 1, установленную на две тележки 2 и 3 с обмоторенными колесно-моторными блоками 4, 5, 6, 7, 8, 9, съемную емкость 10 газового криогенного жидкого топлива, соединенную отводящим криогенным патрубком с газовым патрубком газификатора 11 жидкого топлива, состоит из модулей охлаждающего устройства 12, газового двигатель-генератора 13, высоковольтной камеры 14, кабины машиниста 15, пневматических систем 16, вспомогательных устройств 17, при этом состоит из установленных на главной раме 1 комплексов силового оборудования 18 и управления 19, между которыми к главной раме 1 крепится съемная емкость 10 газового криогенного жидкого топлива. Комплекс силового оборудования 18 установлен над тележкой 2 в максимальном удалении от комплекса управления 19, размещенного на противоположном конце главной рамы 1 над тележкой 3. Комплекс силового оборудования 18 содержит: кузов капотного типа 20; модуль газового двигатель-генератора 13; модуль охлаждающего устройства 12. Комплекс управления 19 содержит: кузов капотного типа 21; модуль высоковольтной камеры 14; модуль кабины машиниста 15; модуль пневматических систем 16. Между съемной емкостью 10 газового криогенного жидкого топлива и комплексами силового оборудования 18 и управления 19 укреплены ударостойкие огнезащитные перегородки 22 и 23.
Газотепловоз работает следующим образом.
Природный газ в жидком состоянии находится на газотепловозе в съемной емкости 10 газового криогенного жидкого топлива, соединенная отводящим криогенным патрубком с газовым патрубком газификатора 11 жидкого топлива, в котором природный газ из жидкого состояния переходит в газообразное и по газопроводу системы газоподачи подается в цилиндры газового двигатель-генератора, в которых он сгорает, обеспечивая работу газового двигатель-генератора, находящегося в модуле газового двигатель-генератора 13, обеспечивая выработку электрической энергии тяговым генератором для питания тяговых электродвигателей колесно-моторных блоков 4, 5, 6, 7, 8, 9, которые создают силу тяги при передвижении железнодорожного состава. Модуль газового двигатель-генератора 13 входит в комплекс силового оборудования 18, установленный на главной раме 1 над тележкой 2 в максимальном удалении от комплекса управления 19, размещенного на противоположном конце главной рамы 1 над тележкой 3, в который входит модуль кабины машиниста 15, где располагается локомотивная бригада, а также между съемной емкостью 10 газового криогенного жидкого топлива и комплексами силового оборудования 18 и управления 19 укреплены ударостойкие огнезащитные перегородки 22 и 23, в результате повышается безопасность локомотивной бригады в кабине машиниста в отношении воздействия газа, температуры и силовых факторов в аварийных ситуациях. При расположении съемной емкости 10 газового криогенного жидкого топлива между комплексами силового оборудования 18 и управления 19 обеспечивается равномерное распределение вертикальной нагрузки Р1 и Р2 от главной рамы 1 на тележки 2 и 3 с отклонением, не превышающим допустимых пределов разности нагрузок по осям колесных пар тележек 2 и 3 без применения подвижного балласта при любом количестве сжиженного газа, а также снижение затрат на изготовление, обслуживание и ремонт газотепловоза.