【科普】蘇聯(lián)鐵道部流線型高速蒸汽機(jī)車的探索——2-3-2K型蒸汽機(jī)車

文章作者:Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、頭條、微博和知乎昵稱:寧柳跨越)
POUR NOUS TOUS
為了我們大家
縮寫提示
美國機(jī)車公司在本文簡(jiǎn)稱“ALCO”⑴,鮑爾溫機(jī)車廠簡(jiǎn)稱“BLW”⑵,利馬機(jī)車廠簡(jiǎn)稱“LLW”⑶;蘇聯(lián)烏克蘭盧甘斯克/伏羅希洛夫格勒“十月革命”蒸汽機(jī)車制造廠簡(jiǎn)稱“VZOR”⑷,俄羅斯聯(lián)邦科洛姆納工廠簡(jiǎn)稱“KZ”⑸。
概述
2-3-2K型蒸汽機(jī)車(KZ制2-3-2軸式蒸汽機(jī)車;KZ生產(chǎn)代號(hào)P12),是KZ于1937年~1938年間設(shè)計(jì)和制造、用于牽引特快列車的蘇聯(lián)實(shí)驗(yàn)性高速蒸汽機(jī)車。應(yīng)當(dāng)注意的是,這2臺(tái)2-3-2K型機(jī)車從未被蘇聯(lián)鐵道人民委員會(huì)(部)正式定型,“2-3-2K”是它們?cè)诟黝惣夹g(shù)文獻(xiàn)中的主要名稱。

研制背景
1928年,蘇聯(lián)開始實(shí)行發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的第一個(gè)五年計(jì)劃,踏上社會(huì)主義工業(yè)化的道路。到20世紀(jì)30年代,鐵道人民委員會(huì)計(jì)劃提高鐵路線路的牽引定數(shù)和列車運(yùn)行速度。當(dāng)是時(shí)也,設(shè)計(jì)速度為115 km/h,功率為1500 hp的Su型蒸汽機(jī)車已經(jīng)不能滿足更高要求;而1932年起由KZ和VZOR制造的IS型蒸汽機(jī)車,盡管功率達(dá)到3200 hp,但設(shè)計(jì)速度仍舊為115 km/h。
全蘇鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院與莫斯科航空學(xué)院一起在風(fēng)洞中對(duì)機(jī)車模型進(jìn)行了全面測(cè)試。根據(jù)這些研究的結(jié)果,VZOR于1937年制造了安裝整流罩的IS20-16號(hào)蒸汽機(jī)車。在測(cè)試期間,這臺(tái)IS20-16號(hào)機(jī)車的運(yùn)行速度達(dá)到了155 km/h。

2-3-2K-01號(hào)機(jī)車的研制
1934年,KZ完成了2種高速蒸汽機(jī)車的設(shè)計(jì)草案:火箱爐排面積為5 m2的2-6-4輪式蒸汽機(jī)車、火箱爐排面積為6.5 m2的4-6-4輪式蒸汽機(jī)車。最終KZ選擇了4-6-4輪式機(jī)車。1936年,KZ開發(fā)一個(gè)新的高速蒸汽機(jī)車項(xiàng)目:動(dòng)輪直徑為1850 mm(與Su型和IS型機(jī)車相同),設(shè)計(jì)速度為130 km/h。Mikhail Nikolaevich Shchukin⑹和Lev Sergeevich Lebedyansky等工程師參與了該項(xiàng)目的開發(fā)。
后來,KZ又將機(jī)車的動(dòng)輪直徑增加到2000 mm,設(shè)計(jì)速度增加到150 km/h。KZ與鐵道人民委員會(huì)簽訂了制造2臺(tái)2-3-2K型蒸汽機(jī)車的協(xié)議,并于1937年11月7日十月革命節(jié)當(dāng)天制造出2-3-2K-01號(hào)機(jī)車。

為了減少空氣阻力,2-3-2K-01號(hào)機(jī)車安裝了流線型整流罩,將整體運(yùn)動(dòng)阻力降低了約?。所有軸箱軸承(動(dòng)輪軸箱除外)均為滾子軸承;動(dòng)輪軸箱及汽門各關(guān)節(jié)處均采用固體潤(rùn)滑劑,也可降低運(yùn)動(dòng)阻力,并改善維護(hù)條件。為了減輕重量,機(jī)車鍋爐沒有燃燒室,但配備了L40型寬管過熱器。為提高行車安全,機(jī)車所有車軸均裝有閘瓦,制動(dòng)系數(shù)成倍增加。

2-3-2K-02號(hào)機(jī)車的研制
1938年5月1日,KZ制造出2-3-2K-02號(hào)機(jī)車。與2-3-2K-01號(hào)機(jī)車不同的是,2-3-2K-02號(hào)機(jī)車鍋爐內(nèi)配備了應(yīng)用于FD型和IS型機(jī)車的“Elesko-E”式小管雙回轉(zhuǎn)過熱器,還在鍋爐外兩側(cè)安裝了額外的擋煙板。
尺寸圖

測(cè)試與運(yùn)行
2-3-2K型機(jī)車的測(cè)試運(yùn)行在莫斯科—列寧格勒鐵路線上進(jìn)行。1938年4月24日,2-3-2K-01號(hào)機(jī)車單機(jī)運(yùn)行時(shí),其運(yùn)行速度達(dá)到160 km/h;6月29日,這臺(tái)機(jī)車在利庫斯拉夫爾—加里寧區(qū)段牽引1列4節(jié)車廂的列車,其運(yùn)行速度達(dá)到170 km/h。
同年夏季,全蘇鐵道運(yùn)輸科學(xué)研究院對(duì)2-3-2K-01號(hào)機(jī)車進(jìn)行牽引熱工性能試驗(yàn),對(duì)2-3-2K-02號(hào)機(jī)車進(jìn)行運(yùn)行和動(dòng)態(tài)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),在149 km/h的速度下,2-3-2K-01號(hào)機(jī)車產(chǎn)生了3070 hp的功率,并且蒸汽消耗量?jī)H為6.7 kg/(hp·h),低于所有以前制造的蒸汽機(jī)車。此外,測(cè)試結(jié)果還表明,L40型寬管過熱器比“Elesko-E”式小管雙回轉(zhuǎn)過熱器的過熱性能顯著提高。
試驗(yàn)完成后,2-3-2K型機(jī)車配屬于十月鐵路局莫斯科-十月機(jī)務(wù)段。然而,2-3-2K型機(jī)車按照為Su型機(jī)車牽引的旅客列車而制定的時(shí)刻表運(yùn)行,無法充分利用其最大速度,因此無法充分利用動(dòng)力。結(jié)果,2-3-2型機(jī)車的單位工作燃料消耗量比Su型機(jī)車高12%。

2-3-2K型機(jī)車使得往返于列寧格勒和莫斯科之間的“紅箭號(hào)”列車,單程運(yùn)行時(shí)間可以減少到8 h內(nèi),即可到達(dá)莫斯科(若使用Su型機(jī)車擔(dān)當(dāng)本務(wù),單程運(yùn)行時(shí)間超過 11 h),而快速列車則單程運(yùn)行時(shí)間可以減少到10 h內(nèi)。
有一個(gè)已知的案例是,由2-3-2K型機(jī)車牽引的“紅箭號(hào)”列車在3 h內(nèi)通過博洛格耶—莫斯科區(qū)段(331 km),從而彌補(bǔ)了2 h的延誤。1938年~1940年間,2臺(tái)2-3-2K型機(jī)車總共行駛了170000 km。
KZ計(jì)劃為十月鐵路局制造10臺(tái)2-3-2K型機(jī)車,但戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā),使得這個(gè)計(jì)劃不了了之。至于這2臺(tái)2-3-2K型機(jī)車,它們戰(zhàn)時(shí)轉(zhuǎn)移到烏拉爾山以東,戰(zhàn)后重返十月鐵路局繼續(xù)牽引“紅箭號(hào)”列車,但已被移除整流罩,外觀上與KZ數(shù)年后推出的P36型機(jī)車相似。它們最終于1958年~1963年間退役,沒有留存下來。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

注釋
⑴英語:American Locomotive Company。
⑵英語:Baldwin Locomotive Works。
⑶英語:Lima Locomotive Works。
⑷俄語:Ворошиловградский (Луганский) паровозостроительный завод имени Октябрьской революции。
⑸俄語:Коломенский завод。
⑹俄語:Михаил Николаевич Щукин(1907年~1995年),蘇聯(lián)鐵路機(jī)車設(shè)計(jì)師和坦克設(shè)計(jì)師。他參與設(shè)計(jì)FD型、IS型和2-3-2K型蒸汽機(jī)車、TE1型、TE2型內(nèi)燃機(jī)車,以及T-44型中型坦克。
文章聲明
本文屬于正經(jīng)科普文章,資料及圖片來源于相關(guān)技術(shù)資料,不作為商業(yè)使用,如有侵權(quán)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系刪除之。
請(qǐng)大家理性討論,不要在評(píng)論區(qū)干些不該干的事!如見有引戰(zhàn)性評(píng)論,將采取必要措施處置之!
由于筆者精力和能力限制,在整理資料時(shí)恐有錯(cuò)漏,也請(qǐng)諸位讀者糾正指教,謝謝合作!
資料參考來源
《Опытные пассажирские паровозы》,V.A.Rakov 著,《Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955》,第297頁~第300頁
http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=42&t=1982
http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=34&t=10217&start=30
完稿時(shí)間:2021年11月3日
A0級(jí)發(fā)表時(shí)間:2021年11月4日
A1級(jí)編輯時(shí)間:2021年11月4日
