Самые большие паровозы
В век пара «рабочей лошадкой» на железной дороге служили паровозы. Среди них были просто гиганты, тянувшие огромное количество вагонов и невероятную даже по современным меркам нагрузку
С чего все началось
Длину состава диктует длина приемоотправочных путей станций. В первой половине 80-х гг. в СССР нашелся умник (или умники), выступившие с инициативой вождения сверхдлинных и сверхтяжелых поездов, благо мощности локомотивов делать это позволяли. Инициатива быстро сошла на нет, поскольку при формировании/ расформировании составов вагоны приходилось вытаскивать на прилегающие к станциям перегоны, из-за чего соблюдать график движения не представлялось возможным категорически. Один «тяжеловес» длиной в два нормальных поезда срывал движение трех-четырех, а то и более составов. Экономический эффект получился обратным тому, на который рассчитывал инициативный умник…
Принятая в США еще в начале ХХ века очень высокая нагрузка на ось привела в последствии к появлению на американских железных дорогах очень тяжелых составов приемлемой длинны. Под такие составы проектировались и строились паровозы особой мощности, но рост веса (правильнее, конечно, масса, однако на железной дороге обычно говорят «вес») составов обгонял темпы увеличения мощности паровозов. Составы стали водить на двойной и даже тройной тяге, что оборачивалось ростом эксплуатационных расходов, увеличением времени формирования и расформирования составов – финансовыми, в конечном итоге, издержками. С другой стороны, паровозы особой мощности стоят дороже обычных. Капиталисты деньги считать умеют, а потому паровозы особой мощности использовались лишь на отдельных, критических участках линий, где имелись затяжные и/ или крутые подъемы.
Мощный не всегда означает большой, тем не менее связь между тяговым усилием, которое развивает паровоз, и его размерами очевидна. Мощность паровой машины во многом определяется размерами котла и топки. Диаметр котла на паровозах США достиг своего предела уже к концу первого десятилетия ХХ века. Пределом в данном случае является габарит подвижного состава. За него не должна выступать ни одна деталь локомотива вагона, автомотрисы, ибо выступающие детали будут цеплять за разнообразные железнодорожные сооружения с печальными для сооружений или подвижного состава последствиями. Оставалось, казалось бы, лишь одно измерение, за счет которого было возможно наращивать размеры парового котла – длина. Увы, на этом пути также имелась «засада» – радиусы кривых. Классический паровоз имеет жесткую раму, к которой подвешены ведущие и поддерживающие оси. Длину паровоза определяет радиус самой крутой кривой на железнодорожной линии, где паровоз эксплуатируется.
Выход из тупика дала идея швейцарского инженера Анатоля Малле (Anatole Mallet), предложившего в конце ХIХ века паровоз сочлененной схемы, на котором ведущие колеса объединялись в две тележки. Задняя тележка выполнялась жесткой, а передняя – поворотной. Таким образом разрешалось противоречие между увеличением длины котла и прохождением длинным паровозом участков с закруглениями малого радиуса. К слову, противоречие разрешилось отнюдь не на 100% – под длинные паровозы все равно приходилось реконструировать линии, но объем строительных работ был меньше.
Паровозы с двумя и более группами ведущих колес называются паровозами типа Малле (Маллета) или просто «Малле».
Одной из важнейших характеристик паровоза является колесная формула. У классического типа паровоза она состоит из трех цифр. Первая цифра колесной формулы показывает, сколько осей просто поддерживают переднюю часть паровоза. Последняя – сколько осей поддерживают заднюю часть. Если поддерживающих колес нет совсем (такое бывает), то в формуле стоит цифра «0». Цифра в середине формулы указывает на количество ведущих осей. У паровоза Малле в середине стоят две или три цифры, в зависимости от количества тележек.
Самые большие и самые мощные паровозы строились по схеме Малле. Существует немало рейтингов самых больших, самых мощных и самых скоростных (о скорости здесь речь не идет, тем не менее) паровозов. В случае с самыми большими паровозами дополнительным фактором пристрастности служит длина тендера. Тендер, конечно, не является паровозом, но паровоз без тендера дальше станции отправления не уедет. Между тем некоторые ну очень длинные паровозы комплектовались небольшими тендерами, так как работали на коротких плечах. Учитывать или нет длину тендера? Интересный вопрос…
Первая тройка самых больших паровозов практически безальтернативна: американский «Биг Бой», «Чесапик» и «Йеллоустон» – в перечисленной последовательности. Медицинский факт: «Йеллоустоун» больше «Биг Боя» как с учетом тендера, так и без оного. «Биг Бой» со времен своей славной карьеры хорошо, в отличие «Йеллоустона», распиарен. «Йеллоустоны» строились в пяти вариантах, не все из которых превосходили «Биг Бой» размерами. Если же взять диаметр котла, то самым большим паровозом станет машина, вообще редко упоминаемая рейтингистами, – паровоз АЕ, тоже американский.
Выбор паровозов для четвертой и ниже позиций рейтинга оставляет огромный простор для комбинаций, ибо паровозов близких размеров (и массы) было построено довольно много, причем уже не только в США.
Золотая эпоха пара пришлась на первую половину ХХ века. В этот период железные дороги США находились впереди планеты всей, потому все нижеперечисленные паровозы – американские.
«Биг Бой» (США)
Железнодорожная компания «Union Pacific» («UP») всегда уделяла особое внимание мощным локомотивам, способным водить поезда через хребет Уосач (Wasatch) в Скалистых горах. Перепад высот на расстоянии 65 миль (104,6 км), разделяющем станции Огден и Уосач, составлял 2501 фут (762,3 м). Еще в 1910 г. по заказу «UP» было построено три паровоза с колесной формулой 2-8-8-2. В 1917 г. «UP» получила первый из 144 паровозов ТТТ с колесной формулой 2-10-2, спроектированный специально для покорения хребта Уосач.
В 20-30-е гг. «UP» эксплуатировала паровозы с различными колесными формулами, все они были большими и очень мощными. Тем не менее один такой паровоз провести состав через перевалы не мог. В конце 30-х гг. поезда здесь ходили на тяге тяни-толкай: вел состав паровоз серии 3600 с колесной формулой 2-8-8-0, толкал – ТТТ.
Менеджмент «UP» уже в 30-е гг. делал ставку на скоростные перевозки грузов. Средняя скорость составов из 100–120 грузовых вагонов достигала 50 и более миль/ч (80 км/ч). Хребет был самым проблемным местом железной дороги, связывающей восток и запад Соединенных Штатов. Повысить «местную» среднюю скорость до требуемых 50 миль/ч здесь возможности не имелось. Зато можно было сократить время преодоления хребта за счет уменьшения времени на маневры паровозов перед форсированием перевалов и после. На формирование состава с одним паровозом времени уходит меньше, чем в случае с «тяни-толкаем». Время, понятно, это деньги, особенно в Штатах. В данном случае необходимость в высокой скорости движения была связана еще и со спецификой грузов. Поезда возили… свежие фрукты! Причем возили именно «в горку», с берегов Тихого океана вглубь страны. Западные склоны хребта Уосач круче восточных.
В 1936 г. на линию вышел первый из 104 паровозов «Challenger» с колесной формулой 4-6-6-4. «Челленджер», спроектированный по заданию «UP», на тот момент был самым мощным локомотивом в мире. Задача «Челленджера» заключалась в том, чтобы в «одно лицо» перетащить состав через перевал с запада на восток, после чего на относительно ровном участке со скоростью 70 миль/ч (113 км/ч) провести его до Эванстауна.
«Челленджеры» зарекомендовали себя с самой лучшей стороны, но «UP» хотелось большего. Один «Челленджер» состав весом 3000 т не тянул. Уместно заметить, что о массе состава в 3000 т и средней скорости движения 80 км/ч как о рутине железнодорожники большинства стран мира, включая Россию, даже сегодня могут только мечтать.
В 1940 г. компания «UP» заказала фирме «American Locomotive Company» («ALCO») 15 паровозов новой конструкции, более мощных, чем любой из локомотивов «UP», способных водить тяжелые грузовые составы с высокой скоростью на участке Огден – Уосач. Через год компания увеличила заказ до 20 паровозов.
Требования к новому паровозу были очень жесткими: способность в одиночку вести состав весом 3600 т на участке Огден – Уосач, максимальная скорость 80 миль/ч, тендер паровоза должен был вмещать уголь в количестве, достаточном для преодоления участка от Огдена до станции Эко (64 км) с составом весом 3600 т.
Расчеты показали, что паровоз с составом весом 3600 т для преодоления уклонов 1,14% на участке Огден – Уосач должен иметь тяговое усилие (силу тяги) не менее 61 т. Масса паровоза грубо считается как учетверенная сила тяги. Таким образом, вес пустого паровоза определялся в 244 т. Распределить такую массу, не выйдя за пределы ограничения по максимальной нагрузке на ось, позволяла лишь колесная формула х-8-8-х.
Инженеры фирмы «ALCO» проектировали новый паровоз с колесной формулой 4-8-8-4 на базе «Челленджера». Конструкция «Челленджера» подверглась кардинальному пересмотру. Были увеличены размеры топки, повышено с 280 до 300 фунтов/дюйм2 и с 19 до 20,7 атмосфер давление в котлах. На паровозе использовалась артикуляционная подвеска ведущих колес (это когда часть конструкции паровоза может поворачиваться относительно основной конструкции) с вертикальными и горизонтальными рессорами. Горизонтальные рессоры облегчали вписывание паровоза в закругления железнодорожного пути.