НА ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ПУТИ

Надо сказать, что еще за год до решения СТО американские конструкторы вплотную приблизились к созданию своего тепловоза.
Идея создания локомотива с электропередачей появилась в США почти одновременно с Россией. Фирма General Electric в 1907-1909 году организовала производство бензиновых мотовозов небольшой мощности. В 1910 году инженер этой фирмы, доктор Герман Лемп, встречался с Рудольфом Дизелем, чтобы обсудить перспективы использования на мотовозах его теплового двигателя. С 1911 года американские специалисты едут в Англию и Германию, чтобы изучить опыт применения дизелей на легких транспортных машинах, в частности, в авиации. Параллельно совершенствовалась конструкция мотовозов. В 1913 году, для Dan Patch Line в штате Миннесота был построен мощный мотовоз мощностью 350 л.с и весом 57 тонн. На нем были установлены два газолиновых двигателя и четыре электродвигателя на тележках, а его общая компоновка имела много общего с компоновкой современных односекционных тепловозов.
Однако о создании тепловоза было говорить еще рано. Слабым местом построенных мотовозов была несовершенная система управления электропередачей, т.к. мотористу приходилось одновременно вручную регулировать обороты дизеля и напряжение генератора в условиях все время меняющихся скорости движения и нагрузки. Только в 1916 году Лемпу удалось создать систему управления, которую можно было считать приемлемой для локомотивной тяги, она была отработана на построенном в том же году двухосном мотовозе.
Всего фирмой с 1909 по 1917 год было построено более 80 бензиновых мотовозов. В 1917 году General Electric построила первый дизельный двигатель и создала в исследовательских целях макетный образец дизельного мотовоза, у которого была обмоторена только передняя тележка. В 1918 году было построено еще три таких мотовоза. Один из них был продан маленькой городской железной дороге в Бруклине, но был признан ею неудовлетворительным, и в 1919 году был возвращен на завод. Второй мотовоз был продан в Балтимор, но после непродолжительной работы был отставлен в запас до 1926 года, после чего продан заводу обратно для переделки. Третий мотовоз был переделан в бронедрезину и продан армии США, сведения об использовании его неизвестны. А в 1919 году General Electric вообще прекращает производство двигателей внутреннего сгорания, включая мотовозный дизель.

Трудности все же не остановили General Electric. В 1921 году она заключила соглашение с производителем дизельных двигателей, компанией Ingersoll-Rand о создании американского "нефтеэлектровоза" (Oil-Electric Locomotive). Механическую часть взялась делать одна из лидирующих локомотивостроительных фирм США - ALCo. Cовместными усилиями был разработан мотовоз - "теплушка" (boxcab) с электропередачей мощностью 300 л.с. и весом 60 тонн, который в декабре 1923 года совершил опытный пробег, а в июне 1924 г. был представлен публике - но, к сожалению, всего лишь как действующий макет, призванный демонстрировать возможности тепловозной тяги. Хотя у AGEIR, как официально был назан экипаж, было уже все устроено как у настоящего тепловоза, он был слишком маломощным, чтобы работать с поездами нормального веса. Машина совершила тур по ряду дорог США, иногда тянула по нескольку вагонов.

Следует признать, что у Америки были все шансы стать колыбелью первого тепловоза. Основным препятствием стала неблагоприятная конъюнктура: быстрый рост грузопотока на железных дорогах США потребовал очень мощных магистральных тепловозов (до 6000 л.с.). Дизелей, которые могли бы развивать такую мощность в одном агрегате, и в то же время иметь приемлемые для размещения на локомотиве габариты и массу, тогда никто не производил. На паровозе же высокую мощность удавалось развить за счет ухудшения к.п.д. паровой машины, что для американских дорог того времени было вполне приемлемым.
Поэтому в США в первую очередь начинают создаваться маневровые тепловозы, первая удачная модель которых была выпущена заводом ALCo в 1931 г. Усовершенствованные же варианты "теплушки" (см. рис.) выпускались небольшой серией; как свидетельствует Benn Coifman, первые из них были проданы различным дорогам в 1925г. и в конечном итоге нашли применение на маневровых работах.

ПРОБЛЕМЫ С ГАЗОВОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Тепловоз Шелеста практически сразу же выбыл из числа потенциальных первенцев. Его строительство началось в Ньюкасле-он-Тайн, где расположен завод фирмы «Армстронг-Витворт». На постройку англичане установили срок три года, включая проверку всех узлов. Однако в мае 1927 года были прерваны дипломатические отношения между СССР и Англией, и Шелест возвращается в Союз. В том же году в МВТУ по постановлению Совета Труда и Обороны для продолжения работ была организована лаборатория тепловозных машин системы А. Н. Шелеста, ставшая научным центром тепловозостроения в нашей стране. В начале 1928 года силовая установка тепловоза Шелеста (см. фото справа) достигает расчетных параметров: давление генерированного газа доходит до 10,5 атм. что обеспечило бы тепловозу мощность 1200 л. с. Но к этому времени в качестве основного направления в тепловозостроении уже определяется создание тепловозов с электропередачей.

Иногда в литературе можно встретить точку зрения, что тепловоз Шелеста якобы "зажали" Ю. Ломоносов и Ф. Мейнеке. В некоторых публикациях позиция Ломоносова вообще оценивается чуть ли не как "вредительская" - дескать, он предлагал строить сложную и дорогостоящую машину с электропередачей в разоренной стране, в то время как локомотив Шелеста был простой и чуть ли даже не более экономичный...
Действительно, трения по работе между Шелестом и Ломоносовым существовали, Ломоносов неоднократно скептически оценивал проект тепловоза с газовой передачей. Все же, если рассматривать вопрос с чисто технической точки зрения, то в начале 20-х больше шансов на успех имели тепловозы с электропередачей - как уже ранее указывалось, они компоновались из уже освоенных в производстве агрегатов, в то время как локомотив Шелеста представлял собой совершенно новую, не до конца исследованную тепловую машину. Например, в проекте 20-х гг. в тепловозе Шелеста не предусматривалось клапана для свободного выхлопа генерируемых газов в атмосферу в режиме выбега (см. рис.), что приводило бы к повышенному расходу топлива на холостом ходу.
Другой проблемой было то, что выхлопные газы дизеля - генератора газов имели температуру, слишком высокую для поршневой машины. Принципиально этот недостаток мог быть устранен, скажем, вводом промежуточной турбины перед тяговой поршневой машиной, которая вращала бы турбокопрессор наддува генератора газов. Однако теория турбонаддува тогда еще только начинала создаваться.

ВАРИАНТ С ГИДРАВЛИКОЙ

В соответствии с решением Совета Труда и Обороны от 10 марта 1922 года, помимо строительства тепловозов Шелеста и Гаккеля, предполагалось также строить тепловоз с механической передачей. Надо сказать, что в первоначальном варианте это мог бы быть первый в истории тепловоз с гидропередачей.
Гидропередача была сконструирована автором коломенского проекта 1913 года, профессором Ф.Х. Мейнеке. Ее предполагалось делать гидростатической - дизель приводил в действие регулируемый симметричный аксиально - поршневой гидронасос, от которого масло поступало к роторному гидромотору на отбойном валу, связанному через спарниковую передачу с ведущими осями тепловоза. Передаточное число изменялось путем установки угла шайбы гидронасоса. При этом менялся ход поршня и количество масла, подаваемого к гидродвигателю, а соответственно и число оборотов отбойного вала и тяговое усилие.
Десятилетия спустя гидропередача стала использоваться на тяжелых грузовых автомобилях, промышленных тепловозах, а также для привода вспомогательных агрегатов в отечественных пассажирских тепловозах.
Но в начале 20-х годов, к сожалению, выяснилось, что промышленность того времени еще не в состоянии изготавливать один из самых ответственных узлов передачи - шариковые подшипники между шайбой и подвижным кольцом гидронасоса. Надежной работы гидравлической передачи удалось добиться в то время только на менее мощных мотовозах (см.рис.).

Поэтому было решено создать мощный тепловоз с чисто механической передачей, которому вначале присвоили название Юм005, а позднее переименовали в Эмх3. Его построили по отечественному проекту в Германии на заводе Гогенцоллерн в 1923-1925 году.
Тепловоз Эмх3 был снабжен трехскоростной коробкой передач, переключаемых электромагнитными муфтами. Его мощность составила 1200 л.с., и вплоть до нашего времени эта цифра остается абсолютным рекордом мощности для тепловозов с механической передачей. Дело в том, что создатели Эмх3 достигли принципиальных, физических пределов возможностей "коробки скоростей". Как показали испытания, при переключении передач происходили рывки тяги, а сами зубчатые передачи оказались ненадежными. Поэтому тепловозы такой мощности с механическими передачами больше не строили.