Turbína místo parního stroje v lokomotivách?

Lokomotiva hnaná parní turbinou
A parní turbina, B ozubený převod, C parní potrubí přiváděcí, D vložený hřídel.
Zdroj: archiv Bejvávalo.cz.

Lokomotiva poháněná parní turbínou

V době, kdy se elektrická lokomotiva objevuje jako vážný soupeř lokomotivy s parními stroji, obracejí se opět snahy konstruktérů k pohonu parnímu, ovšem zdokonalenému a opatřenému vymoženostmi novější doby. Že způsob pohonu lokomotiv parou byl a je dosud nedokonalý a neúsporný, lze snadno vycítiti z trvalé snahy po zdokonalení jednotlivých součástí a po zvýšení účinnosti při přeměně energie chemické v palivu obsažené postupně až na pohybovou energii lokomotiv.

Ze snahy té vyplývá zvětšování rozměrů parních válců, dále využití výfukové páry, t. j. zavedení strojů s dělenou expansí, kde pára výfuková z válce vysokotlakého koná další práci ve válci nízkotlakém. Úspornost stroje se zvětšuje, vstupuje-li pára, jež má konati práci, do válce značně přehřátá. Pára taková má lepší vlastnosti než suše nasycená. Snese větší ochlazení, aniž se sráží, je špatným vodičem tepla, a tedy ztráty průchodem tepla stěnami jsou menší, a hlavně páru lze přehřáti jaksi »bez vydání«, využijeť se tepla kouřových plynů, jež jinak odcházejí nezužitkovány; tím hospodárnost stoupá. Pára přehřátá je tekutější, je tedy úbytek na tlaku velice malý, jestliže prochází pára úzkými průchody, jichž jest od parního ventilu až k pístu mnoho.

Avšak všechna zlepšení se potkávají na druhé straně též s obtížemi. Poměrná složitost strojů s dělenou expansí omezila zevšeobecnění těchto strojů. Úspěch přehřáté páry jeví se značněji teprve při přehřátí velkém, avšak do značně vysokých teplot nelze opět zacházeti pro obtíže s mazáním, které nevyhovuje potom ani při speciálních olejích, a pro velice rychlé opotřebení šoupátek a jiných součástí; přes teplotu 320° až 350° C se nejde.

Lokomotiva hnaná parní turbinou
Zdroj: archiv Bejvávalo.cz, původní autor neznámý.

Pokud se týče úpravy kondensátoru na lokomotivách, nikdo se o to dosud nepokoušel, neboť obtíže s úpravou zdály se býti příliš veliké; a přece by se účinnost zlepšila, kdyby se pára vyfukovala do prostředí o nižším tlaku a kdyby se kotel napájel čistou teplou vodou, vzniklou srážením výfukové páry. Aby se využilo plně výhod páry přehřáté a kondensace, konány pokusy s lokomotivami, poháněnými parní turbinou. Podle výpočtů měla se spotřeba paliva snížiti o více než 20% a spotřeba napájecí vody asi o 50%.

Není tudíž divu, že byla věnována velká péče tomuto pohonu, když se objevila lokomotiva elektrická. V Anglii byla sestrojena lokomotiva s parní turbinou, jež, spojena s generátorem, vyráběla proud pro hnací motory; byla to tedy jakási elektrárna v malém. Zdá se však, že se věc neosvědčila. Lokomotiva elektrická má několik výhod, jichž jí nelze upříti: odpadá obtěžující kouř, který hlavně při jízdě velkými městy a tunely byl nemile pociťován, a uhlí, jež jinak se v lokomotivě spálí, zůstává zde pohotové pro jiné použití.

Jinak spor mezi oběma způsoby pohonu rozhodne časem asi výrobní cena hnací jednotky. Jako přednost elektrické lokomotivy se uvádí snadná obsluha; udržeti lokomotivu v dobrém stavu je poměrně snadné. Avšak i při parním pohonu bylo by lze dosáhnouti podobných výsledků; vždyť již při 80° C se usazují rozštěpené dvojuhličitany, rozpuštěné jinak ve vodě, a při napájení horkou vodou kondensační odpadlo by časté čištění kotlů a odstranily by se škody, vzniklé účinkem studené napájecí vody na teplé stěny kotlové.

Tendr parní lokomotivy turbinové
Zdroj: archiv Bejvávalo.cz, původní autor neznámý.

Tyto úvahy padají tím více na váhu dnes, kdy již parní turbina je zcela schopna, aby nahradila parní stroj pístový, a kdy již nesnáze, vzniklé použitím páry velice přehřáté a kondensátoru, snad zcela zmizejí.

Již r. 1914 provedla v Miláně jistá společnost přeměnu malé místní lokomotivy o dvou hnacích nápravách na lokomotivu poháněnou parními turbinami. Lokomotiva se zcela osvědčila, jsouc v nepřetržitém provozu již několik let. Při této lokomotivě nebylo ještě použito ani přehřivače ani kondensátoru; spotřeba uhlí ani spotřeba páry při spouštění i v obvyklém běhu není větší než před úpravou. Není tedy již pochyby, že přehřivač a kondensátor splní všechny naděje.

Společnost Escher, Wyss a spol. v Curychu postavila velkou lokomotivu poháněnou turbinami. Přinášíme několik obrázků tohoto zajímavého výrobku. Turbiny jsou upevněny na podvozku stejně jako motory elektrické lokomotivy; převodní mechanismus s jedním vloženým hřídelem je skoro týž. Lokomotiva má běh kupředu a dozadu, spouštění je jednoduché; rovněž značné stoupání nečiní potíží. Kondensátor je povrchový. Skříň kondensátorová je za turbinami pod kotlem. Chladič vody pro kondensátor jest umístěn na tendru. Skládá se jako obvykle z určitého počtu trub ohnutých do oblouku, takže tvoří jakousi krytinu tendru. Trubky jsou opatřeny malými otvory, z nichž voda vytéká v jemných praméncích. Ochlazuje se rychle proudem vzduchu, jenž vzniká za pohybu lokomotivy, a shromažďuje se dole v nádržce, ze které jest opět čerpána a proháněna trubkami kondensátoru, na jehož vnějším povrchu se pára vyfukující od turbiny sráží.

Parní turbina
A turbina, B-C ozubený převod redukční, D ozubení na pohon vloženého hřídele, s jehož setrvačníku převádí se pohyb spojnicemi na kola lokomotivní
Zdroj: archiv Bejvávalo.cz.

Výsledky pokusů uspokojily. Úspora uhlí a napájecí vody předstihla učiněné předpoklady; řízení lokomotivy se ukázalo velice pohodlným; snadnost obsluhy a udržování v dobrém stavu odpovídá očekávání. Krupp již si zajistil provozovací právo v Německu i jiných zemích, a v závodech v Creusotu byla postavena lokomotiva toho druhu pro dráhu Paříž - Lyon - Středozemní moře. Jedinou obtíž působilo topení. Poněvadž nebylo možno zvýšiti tah tím, že by se výfuková pára vedla komínem, jako u dosavadních lokomotiv, bylo třeba sestrojiti foukač, který však neuspokojil. Nyní se způsobuje tah ventilátorem, jenž odssává plyny a jest umístěn na konci kotlu.

Tak vidí konstruktéři, kteří již lokomotivu parní značně zdokonalili, opět nová pole pro výzkumy v tomto oboru.