Гировоз — инерционный локомотив с маховиком
Гировоз — это действительно редкий локомотив, и он вряд ли придет на ум при упоминании о локомотивах железных дорог, и даже принцип его действия, который прямо заложен в названии, не всегда можно представить, даже людям с техническим образованием. Давайте разбираться, что это за «фрукт», где он используется, как работает и когда его изобрели.
История гировоза
Железные дороги не ограничиваются «большими поездами«, с которыми они прочно ассоциируются при упоминании. Многие задачи промышленности — горнодобывающей, металлургической и др., так же помогает решать железная дорога. Существует целый класс специальных локомотивов, называемых промышленные электровозы, тепловозы и даже паровозы. Их объединяет малый размер колеи и габариты, которые как правило значительно меньше рабочих лошадок, что мы привыкли видеть на ЖД страны. Да, многим знакомы «классические» локомотивы, но мало кто знает, что на заре развития железных дорог инженерная мысль пыталась использовать в качестве движущей силы и более примитивные механизмы, чем та же паровая машина, в данном случае в нашем фокусе лежит инерция массивных тел, иначе называемых маховиками (про маховики подробнее можно почитать в wiki).
Каждый наверное играл в детстве в инерционные машинки, которые нужно было сначала вручную с усилием разогнать, после чего они были готовы проехать какое-то расстояние по инерции, за счет маховика внутри. В данном случае локомотив Гировоз использует полностью аналогичный принцип — вращающееся массивное тело.
Впервые подобный локомотив появился в 1940-м году в Европе, на заводе швейцарской компании Эрликон, известной в мире транспорта по Гиробусу — автобусу, использующему огромный маховик в основе своего движения. Ну а после принцип маховика стали применять и в промышленных локомотивах СССР, в 1950-х Дружковский машиностроительный завод производил Гировозы для нужд горнодобывающей промышленности.
Устройство Гировоза
На локомотиве установлен массивный маховик, весом более 1,5 тонн, к которому присоединен с одной стороны вала пневматический двигатель. При подаче на этот двигатель сжатого воздуха под высоким давлением он начинает раскручивать маховик до скорости порядка 3 тысяч оборотов в минуту. Таким образом происходит запасание кинетической энергии, эдакий механический инерциальных аккумулятор. В данном случае мы имеем своего рода гироскоп — быстровращающееся массивное тело, собственно этот факт и отражен в названии локомотива.
Другая сторона вала подключается к специальному редуктору через фрикционное устройство, по аналогии с автомобильным сцеплением. Редуктор является коробкой передач, включающей как правило две передачи и устройство, инвертирующее направление вращения колес, так локомотив может двигаться и вперед и назад.
Выше описана принципиальная схема собственно силовой части гировоза, на самом деле конструкции разнообразны, но главное машинист имеет возможность регулировать скорость движения состава. Тормоза, как правило, колодочного типа с винтовым приводом. Также конструкция может дополняться песочницами для исключения пробуксовки и так далее.
Вес современных гировозов составляет от 4-х до 6-и тонн. Как правило он зависит от колеи, для которой предназначена та или иная машина.
Принцип работы Гировоза
На зарядной станции, расположенной либо на одном конце маршрута, либо же с двух сторон, с помощью подачи на пневмодвигатель сжатого воздуха, нагнетаемого мощным компрессором, происходит раскручивание маховика, обороты подбираются так, чтобы у поезда было гарантированное количество энергии на совершение маршрута до следующей зарядной станции плюс небольшой запас. Поскольку используются подобные локомотивы в основном в шахтах горнодобывающих производств, локомотив следует с порожними вагонетками по тоннелю к месту добычи порядка километра, далее вагонетки нагружают и он возвращается назад. Проделываемый путь, как правило, составляет около двух километров.
После машинист, выбрав соответствующую передачу, начинает движение. Через фрикционную передачу маховик передает крутящий момент на колеса локомотива, отдавая запасенную энергию.
Преимущества и недостатки
Поскольку основные места использования гировоза, шахты горнодобывающих производств, предъявляют повышенные требования к взрывобезопасности, подвижной состав должен быть максимально искробезопасен. Электрические машины с подведенной контактной сетью в этом плане очень опасны, а аккумуляторные локомотивы требуют длительной зарядки. Таким образом гировоз является самым подходящим искробезопасным локомотивом, а фрикционная передача выполняется по закрытому типу, исключая искрение во внешнюю среду.
Недостатком является минимальный запас хода, ограниченное время стоянки, так как маховик все равно будет постепенно останавливаться из-за трения о воздух и в подшипниках, а также гироскопический момент от маховика. Да и выход из под контроля полуторатонного тела, вращающего с огромной скоростью, не сулит ничего хорошего. Но все равно некоторые недостатки во многом «притянуты за уши». На прямых путях гироскопический момент минимален, а поломки должны исключаться должным техническим контролем. Еще явным недостатком является необходимость в дополнительном воздухонагнетательном оборудовании.
Где эксплуатируется гировоз
Местом несения службы гировоза можно считать узкоколейные дороги в различных шахтах горно-обогатительных производств. В наше время ряд специализированных предприятий производят подобную технику под нужды конкретных комбинатов. Существует широкий модельный ряд с разбегом по колее.