Двухсекционный газотурбовоз

Геннадьевич, Стальнов Евгений Юрьевич (RU) Изобретение относится к конструкции локомотивов, использующих в качестве топлива криогенное топливо, в частности сжиженный природный газ. Газотурбовоз состоит из двух секций, каждая из которых содержит раму с кузовом, кабину управления и тележки с колесными парами,оснащнными тяговыми двигателями. В первой секции размещены газотурбинный двигатель,тяговый турбогенератор, блок газового оборудования с газовым ресивером и автоматикой управления, блок электрооборудования с высоковольтной камерой, питающей тяговые двигатели первой секции, и вспомогательное оборудование. Вторая секция газотурбовоза выполнена с передним и задним отсеками кузова, между которыми расположена открытая площадка рамы. В переднем отсеке размещены кабина управления, а также оборудование систем управления локомотивом. В заднем отсеке размещено криогенное оборудование и высоковольтная камера,питающая тяговые двигатели второй секции. На открытой площадке рамы в центре секции установлена съмная мкость для хранения криогенного топлива, в частности сжиженного природного газа, имеющая размер стандартного контейнера. Закрепление съмной мкости на раме открытой площадки может осуществляться с помощью стандартных контейнерных опор. Опоры оборудуются специальными весоизмерительными устройствами, позволяющими контролировать количество топлива в мкости. Использование изобретения позволяет достигнуть следующие основные технические результаты: исключить привязку районов эксплуатации газотурбовоза к конкретным пунктам сжижения природного газа за счт использования съмных емкостей, которые можно заправлять в пунктах сжижения природного газа и транспортировать непосредственно в районы эксплуатации газотурбовоза; сократить время простоя газотурбовоза на экипировку за счт смены пустой мкости на полную; повысить точность измерения расхода топлива.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ" (RU) Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции локомотивов, в частности газотурбовозов. Известен газотурбинный локомотив, двигатель которого работает на сжатом природном газе. Баллоны с сжатым газом размещены на раме локомотива и занимают около половины его длины и имеют значительную массу (US, патент 5129328, МПК 61 С 5/00, 1992 г.). Недостатками газотурбовоза являются невысокая секционная мощность, связанная с большими габаритами баллонов с сжатым газом; малый запас топлива при большом весе баллонов; повышенная взрывоопасность из-за высокого давления газа в баллонах. Известен двухсекционный газотурбовоз с тендером для тяжелого нефтяного топлива, представляющего собой отдельный вагон-цистерну. Топливо заливается в цистерну при температуре +93 С, для сохранения температуры стенки емкости снабжены теплоизоляцией. Рама каждой из двух секций опирается на две трехосные тележки с колесными парами, оборудованными тяговыми двигателями. В одной секции расположен силовой блок с газотурбинным двигателем,приводящим через редуктор тяговый и вспомогательный генераторы, топливную систему, включающую насос, подающий топливо из емкости тендера в камеры сгорания ГТД. Во второй секции расположены кабина управления и вспомогательное оборудование, включающее в себя вспомогательный дизельгенератор, бак с дизельным топливом, систему охлаждения дизеля, тормозные компрессоры, аппаратуру управления. Секции соединены силовыми кабелями, кабелями управления, двумя рукавами подачи охлаждающей воды, трубопроводом подачи дизельного топлива для запуска ГТД, тормозными рукавами.(Статья "Газотурбинная тяга: история и перспективы", журнал "Локомотив"3, 2005 г. стр. 41). Недостатками данного локомотива являются использование тяжелого нефтяного топлива, ухудшающее экологические показатели; наличие только одной кабины управления, что требует разворота локомотива после каждой поездки(что затрудняется большой его длинной); наличие вспомогательного дизель-генератора, что потребовало размещения запаса дизельного топлива и систем, необходимых для его работы. Известен реактивный газотурбинный локомотив (газотурбовоз), содержащий турбореактивный газотурбинный двигатель с двухтопливной камерой сгорания, теплообменник газификатор сжиженного природного газа, обогреваемый за счет тепла горячего газа из ГТД, криогенных емкостей для хранения сжиженного газа внутри кузова либо на крыше локомотива (патент RU225105 С 1, Кл. 61 С 11/06, 2005 г.). Недостатками данного локомотива являются высокий уровень шума; невысокая мощность, связанная с размещением на одной секции и газотурбинного двигателя, и емкостей для СПГ; повышенная взрывоопасность, т.к. и ГТД, и топливные баки находятся в одной секции; сложность управления локомотивом (локомотив, движущийся за счет струи газов не может двигаться задним ходом); неравномерность распределения нагрузки на ось из-за опрокидывающего момента и наличия нескольких топливных баков с неравномерностью выработки топлива из них. Известен двухсекционный газотурбовоз, содержащий две тяговые секции, которые снабжены кузовами с рамой и кабиной управления, тележками с обмоторенными колесными парами. В одной из секций размещены силовой блок, включающий газотурбинный двигатель, приводящий во вращение тяговый и вспомогательный турбогенераторы и вспомогательное оборудование. В другой секции размещены криогенная емкость для хранения сжиженного криогенного газового топлива, вспомогательный дизель-генератор. Емкость расположена так, что центр тяжести совпадает (по вертикальной оси) с центром тяжести секции, что не допускает возникновения разной нагрузки на тележки при выработке топлива. Емкость и силовой блок отделены перегородками от кабин управления (патент RU2352484 С 2, В 61 С 5/00, 2007 г.). Недостатком данного локомотива является ухудшение взрывоопасности из-за расположения криогенной емкости и газового оборудования в кузове локомотива, в результате чего все утечки топлива, возникшие в результате эксплуатации могут скопиться внутри кузова; продолжительное время простоя локомотива на экипировку из-за необходимости отправлять его на пункт экипировки, находящийся на значительном удалении от места базирования и продолжительного времени заправки емкости; отсутствие контроля количества топлива в емкости. Техническим результатом изобретения является исключение привязки районов эксплуатации газотурбовоза к конкретным пунктам сжижения природного газа за счт использования съмных емкостей, которые можно заправлять в пунктах сжижения природного газа и транспортировать непосредственно в районы эксплуатации газотурбовоза; сокращение времени простоя газотурбовоза на экипировку за счт смены пустой мкости на полную; повышение точности измерения расхода топлива. Указанный технический результат достигается тем, что двухсекционный газотурбовоз содержит две тяговые секции, которые снабжены кузовами с рамой и кабиной управления, тележками с обмоторенными колесными парами. В одной из секций размещены силовой блок, включающий газотурбинный двигатель, приводящий во вращение тяговый турбогенератор, вспомогательное оборудование, блок газового оборудования, включающий в себя газовый ресивер и автоматику управления, отсек электрооборудования и другое оборудование, необходимое для обеспечения движения локомотива. В другой секции размещается съемная емкость для сжиженного природного газа (или другого криогенного топлива), блок криогенного оборудования с поршневым криогенным насосом, отсек высоковольтного электрооборудования и отсек со вспомогательным оборудованием. Криогенная емкость с теплоизоляцией для хранения СПГ выполнена съемной в размер стандартного контейнера и расположена на открытой площадке с закреплением в виде стандартных опор для контейнеров. Опоры оборудованы специальными весоизмерительными устройствами, позволяющими контролировать количество топлива в емкости как на стоянке,так и в движении. Подача топлива в блок криогенного оборудования осуществляется через быстроразъемное соединение, позволяющее быстро отстыковать емкость и также быстро ее подстыковать. Топливо из блока криогенного оборудования подается в блок газового оборудования первой секции через гибкое межсекционное соединение. На фиг. 1 схематично изображен общий вид первой секции газотурбовоза вид сбоку; на фиг. 2 схематично изображен общий вид первой секции газотурбовоза вид сверху; на фиг. 3 схематично изображен общий вид второй секции газотурбовоза вид сбоку; на фиг. 4 схематично изображен общий вид второй секции газотурбовоза вид сверху. Газотурбовоз двухсекционный содержит две тяговые секции 1 и 2 (фиг. 1, 2), которые снабжены кузовами 3 и 4 с рамами 5, 6 и кабинами управления 7, размещенными на противоположных торцах газотурбовоза. Рамы 5, 6 секций 1 и 2 установлены на тележки 8 с колесными парами обмоторенными тяговыми электродвигателями 9. В кузове 3 секции размещается силовой блок 10, включающий газотурбинный двигатель (ГТД) 11,тяговый турбогенератор 12, отсек электрооборудования 13 с тяговыми выпрямителями 14, высоковольтной камерой 15 и осевым вентилятором, блок газового оборудования 16. Под рамой 4 секции 1 между тележек 8 расположен отсек с аккумуляторной батареей 17. Кузов 4 секции 2 разделен на два отсека: передний 18 и задний 19, между отсеками на открытой площадке располагается съемная емкость 20. Емкость крепится к раме 6 секции 2 стандартными опорами для контейнеров 21, не допускающих ее перемещений и обеспечивающих надежную фиксацию. Опоры 21 снабжены специальными весоизмерительными устройствами 22. К заднему торцу емкости 20 подстыковываются быстроразъемные криогенные соединения 23, доступ к которым осуществляется через дверной проем 24 на стене заднего отсека 19 кузова 4. В заднем отсеке 19 располагается блок криогенного оборудования 25 с криогенным поршневым насосом 26 и системой криогенных трубопроводов 27 и высоковольтная камера 28. В переднем отсеке 18 размещается оборудование системы торможения, оборудование микропроцессорной системы управления локомотивом и системы электропередачи секции 2. Внизу под рамой 4 между тележек 8 размещается отсек с двумя центробежными вентиляторами 29 охлаждения тяговых электродвигателей 9. Для передачи топлива из блока криогенного оборудования 24 секции 2 в блок газового оборудования 16 секции 1 и обратно, секции соединены двумя криогенными межсекционными трубопроводами 30. Для передачи электроэнергии от отсека электрооборудования 13 секции 1 к высоковольтной камере 28 секции 2 устанавливаются гибкие металлические шины 31, располагающиеся на крышах кузовов 3 и 4. Для перехода из секцию в секцию обслуживающего персонала на задних торцевых стенках кузовов секций размещаются переходные площадки 32 с дверными блоками 33. Газотурбовоз работает следующим образом. Заправленная криогенным топливом емкость 20 устанавливается на опоры 21 рамы 6 секции 2. К емкости 20 подстыковываются быстроразъемные криогенные соединения 22. Из емкости 20 через быстросъемные соединения 23 криогенное топливо поступает к криогенному поршневому насосу 26 и по системе трубопроводов 27 через межсекционные трубопроводы 30 подается в блок газового оборудования 16. В блоке газового оборудования криогенное топливо газифицируется и подается по трубопроводам к ГТД 11 силового блока 10. ГТД 11 запускается при помощи электростартера 34, расположенном на нем. Запущенный ГТД приводит во вращение ротор тягового турбогенератора 12. Выработанный турбогенератором 12 электрический ток поступает на тяговые выпрямители 14 отсека 13. Выпрямленный ток от тяговых выпрямителей 14 поступает в высоковольтную камеру 15 секции 1 и через межсекционные металлические шины 30 к высоковольтной камере 28 секции 2. Из высоковольтных камер 15 и 28 ток поступает к тяговым электродвигателям 9. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Газотурбовоз, содержащий две секции, каждая из которых имеет раму с кузовом, кабину управ-2 018298 ления, тележки с тяговыми электродвигателями, блок электрооборудования с высоковольтными камерами, питающими тяговые электродвигатели, при этом в первой секции размещн газотурбинный двигатель, тяговый турбогенератор, блок газового оборудования, а во второй - криогенная мкость для сжиженного природного газа и криогенное оборудование, соединнное с блоком газового оборудования первой секции, отличающийся тем, что кузов второй секции газотурбовоза включает передний и задний отсеки, между которыми расположена открытая площадка рамы, криогенная мкость для сжиженного природного газа выполнена съмной и установлена на открытой площадке рамы, кабина управления размещена в переднем отсеке, а криогенное оборудование и высоковольтные камеры - в заднем отсеке. 2. Газотурбовоз по п.1, отличающийся тем, что съмная мкость для сжиженного природного газа крепится на открытой площадке рамы посредством стандартных опор для контейнеров. 3. Газотурбовоз по п.2, отличающийся тем, что в опорах установлены весоизмерительные устройства для измерения количества сжиженного природного газа в съмной мкости.