A Union Pacific Gázturbinás Mozdonyai: Az Amerikai Vasút Gigászai

A mai cikkben az amerikai vasutaknál szolgáló hatalmas gázturbinás mozdonyok bő 20 éves történetét ismerhetitek meg. A gőzmozdonyok kudarca miatt a Union Pacific (UP) a 40-es években még kereste a gőzmozdonyok felváltására alkalmas megoldást. A dízelek elméletileg jónak tűntek, de azok akkoriban még inkább csak személyvonatokat továbbítottak, ráadásul az akkori mozdonyok teljesítménye még jelentősen elmaradt a társaság hatalmas, 4-6-6-4 „Challenger”-jeinek és 4-8-8-4 „Big Boy”-ainak 6000 lóerejétől.

Előzmények: A "Big Boy" gőzmozdonyok korszaka

Az amerikai vasútfejlesztésben kulcsszerepet játszott a vasút terjedése, amely lehetővé tette hatalmas mennyiségű áru, állat és személy relatív gyorsan és megbízható mozgatását. Az 1930-as években megnövekedett a vasúti forgalom, és a Union Pacific fővonala keresztülhaladt a Wasatch-hegységen, ahol a pálya nagy (helyenként 1,14%-osnál is nagyobb) emelkedőkből állt. Ahogy nőtt a vasúti szerelvények tömege, idővel már a legnagyobb új építésű Union Pacific Challenger mozdonyok sem tudták egymaguk elhúzni a teljes szerelvényt ezeken a szakaszokon, ezért kénytelenek voltak egy második mozdonyt csatolni a szerelvény elé, ami drága és időigényes volt.

Az UP-nél a 40-es, 50-es években szolgáló "Challenger"-ek és "Big Boy"-ok a valaha épült legnagyobb gőzmozdonyok voltak. A Big Boy iránti igény az 1930-as években jelent meg, és megépítésekor a Big Boy mozdonyok voltak a világ legnagyobb és legnehezebb hagyományos gőzmozdonyai, amely címet a mai napig viselik. Az American Locomotive Company (ALCo) schenectady-i gyárában egy névtelen munkás krétával „BIG BOY” feliratot írt a mozdony kazánjára, amit egy Life magazin fotós megörökített, és a név végül bevonult a történelembe.

A Big Boy mozdony monumentális: hosszúsága 40 méter, tömege meghaladja az 545 tonnát. A Big Boy egyedi tengelyelrendezéssel rendelkezett: a mozdony tömege méretének megfelelően óriási, 345 tonna volt, ehhez még hozzájött a 197 tonnás szerkocsi, ami feltöltve 567 tonnás össztömeget eredményezett. Rendkívüli hossza miatt a 4000-es sorozat európai Mallet típusú, tagolt futóművel rendelkezett. A Big Boy-ok 6290 lóerős teljesítménnyel rendelkeztek, indításkor vonóerejük 602,18 kN-t tett ki.

A Gázturbinás Mozdonyok Felemelkedése

Mivel a Big Boy-ok esetében is sokszor 4-5 dízelt kellett volna akasztani olyan tehervonatok elé, amelyeket a gőzmozdonyok egyedül is vontatni tudtak, az UP a kevesebb, de erős mozdony alkalmazásával a működési költségeken akart faragni (elméletileg), így a gázturbinás-elektromos (GTEL) mozdonyok beszerzése mellett döntött. A háború utáni fejlődésnek köszönhetően több turbinagyártó cég is kínálni kezdett vasúti használatra alkalmas gázolaj- és nehézolaj-tüzelésű gázturbinákat. A vasúti gázturbinák gyártásában élen járt a General Electric (GE), amely repülőgép és áramfejlesztő-turbinák áttervezésével fejlesztette ki saját, nagyteljesítményű vasútiturbina-családját.

Az első generáció: A "Baby Turbine"

A GE-101-es kísérleti gázturbina 4800 lóerőt tudott kifejteni, a vontatómotorok leadott összteljesítménye 4500 LE volt, kétszerese egy akkori átlagos dízelmozdonyénak. A gép kinézetre az akkor divatos F-sorozatú, „piszeorrú” dízelekre emlékeztetett, de sokkal nagyobb volt azoknál, és mindkét végén volt vezetőállás. A lokomotív oldalán szokatlanul nagy levegőbeömlők voltak kialakítva a gázturbina hatalmas levegőigényének biztosítása céljából.

A prototípus sikerei után 1953-ban vették állományba a tízdarabos, első generációs UP-gázturbinás (pályaszám: UP 51-60) mozdonyokat. A típussal az éppen akkor nyugdíjba készülő Big Boy-okat akarták kiváltani, ami egyébként a későbbi gázturbinásokkal és dízelekkel sikerült is. Az első generációs gázturbinások beceneve "Baby" vagy "Baby Turbine" volt.

Üzemanyag kihívások és megoldások

A gázturbinások iszonyatos fogyasztása a dízelekhez képest gazdaságtalanná tette volna üzemeltetésüket, nagy teljesítmény ide, nagy vonóerő oda. Ezért más, a gázolajnál olcsóbb üzemanyagok után kellett nézni. Így lett a mozdonyok tüzelőanyaga a Bunker-C maradék olaj. A gázturbinák előnye, jelesül, hogy bármilyen éghető, szivattyúzható és porlasztható üzemanyaggal elmentek, éppen kapóra jött. Ezt az üzemanyagfajtát ugyanis a gázturbinás mozdonyok megjelenéséig csak a kései gőzmozdonyokban, hajókban, erőművekben és házi olajkazánokban használták, és mivel sokkal durvább petrolkémiai termék volt, mint az akkor még szintén csapvíz olcsóságú gázolaj, szinte ingyen adták az olajtársaságok az UP-nek.

A Bunker-C olaj sokkal viszkózusabb, mint a sima gázolaj. Ahhoz, hogy be lehessen porlasztani a turbinába, először közel 100 fokos hőmérsékletre kellett felmelegíteni. A gázturbinásokban található gőzkazán ezt a feladatot látta el. Mivel az üzemanyag felmelegítése hosszú időt vett igénybe, a mozdonynak külön gázolaj- és külön Bunker-C olajtartálya volt, és amíg utóbbi a szivattyúzási hőmérsékletet el nem érte, a turbina gázolajjal működött.

Hatótávnövelés és kísérletek

Egy tízdarabos sorozat egyik darabjához 1955-től hatótáv-növelés céljából még külön szerkocsit is kapcsoltak, ami nem kevesebb mint 91 ezer liter olajat tudott felvenni. Az első ilyen szerkocsit egy akkoriban selejtezett, 4-8-4 (2'D2') tengelyelrendezésű, nagyteljesítményű olajtüzelésű gőzmozdonyéból, az UP-806-os sorozat vagonjaiból alakították át. Később a többi mozdony is kapott ilyen "hatótávnövelőt".

Az 57-es pályaszámú gépet LPG-tüzelésre alakították át, és külön kocsit is csatoltak hozzá a cseppfolyós gáz tárolása céljából. Ez az üzemanyag tisztábban égett, de az olajhoz képest annyira kényes volt a tárolása, hogy az utána következő 3 mozdonyt már az eredeti olajtüzeléssel építették meg, és később az 57-est is visszaalakították. Az átalakítást egyébként az indokolta, hogy a nehézolajból az égés során képződő hamu nagyon erősen koptatta az érzékeny turbinalapátokat. A kísérletet technikailag sikeresnek ítélték, azonban a gyakorlatban nem lett volna gazdaságosan alkalmazható, mivel a mozdony mérföldenként 23 gallon, azaz kilométerenként 54 liter LPG-t fogyasztott teljes terhelés mellett.

Szintén kísérleti jelleggel az 59-es és a 60-as pályaszámú mozdonyokat egy közös szerkocsival kötötték össze, ezzel egy kétgépes, háromszekciós, 9000 lóerős szörnyeteget hoztak létre. A tesztek aztán abbamaradtak, mivel ekkor kezdték el a távvezérlési rendszerek bevezetését, amelyekkel több mozdonyt egy mozdonyvezető is irányítani tudott, és így a gázturbinás gépeket akár hagyományos dízelekkel is össze lehetett kapcsolni. Ennek a "szerelvénynek" a hossza - ismerve mozdonyok és a szerkocsi adatait - kb. 60 méter volt, amelyhez nem volt szükség fordítókorongra.

A második generáció: A "Veranda"

Az UP második generációs gázturbinásait 1954-től helyezte üzembe. Ezek annyiban különböztek az első generációsoktól, hogy mindegyikhez járt a hatalmas, 91 ezer literes tartállyal felszerelt hattengelyes szerkocsi, az 53-as pályaszámú gép fejlettebb tetőszellőzőit kapták meg, illetve nagyméretű oldalsó járópallókat építettek rájuk, amely miatt a „Veranda” becenevet kapták a rajtuk szolgáló személyzettől.

A Verandákat abból a szempontból is át kellett tervezni, hogy - mivel a tüzelőanyag így már nem a mozdonyban volt elhelyezve - nagyon lecsökkent a tömegük, így a tengelyterhelésük és a vonóerejük is. A gázturbinások bemutatkozása (40-es évek vége) és a Big Boy-ok kivonása (50-es évek vége) közötti bő évtizedben a gázturbinások és az óriásgőzösök együtt dolgoztak a vasúttársaságnál.

A harmadik generáció: A "Big Blow"

Az 1-től 30-ig tartó pályaszám-sorozatot megkapó harmadik generációs mozdonyok 1958 és 1961 között kerültek a vasúttársasághoz. A sorozat képviselői nagyban különböztek elődeiktől. Az első- és második generációtól eltérően, melyek egyszekciósok voltak, az új mozdonyok két, állandóan összekapcsolt részegységből álltak, és a korábbi Bo+Bo-Bo+Bo tengelyelrendezés helyett minden szekció két háromtengelyes forgóvázon nyugodott (Co-Co+Co-Co).

A minden képzeletet felülmúlóan hatalmas mozdonyszerelvények szerkocsival együtt több mint 500 tonnát nyomtak, és 60 méter hosszúak voltak! Ez a hossz azt jelentette, hogy a gépek még az UP-nél használt 45 méter hosszú fordítókorongokra sem tudtak volna ráállni szerkocsival együtt. Hatalmas hangjuk miatt a mozdonyvezetők a „Big Blow” (magyarul kb. Nagy Fúvó) becenévvel illették őket.

Ezekbe már továbbfejlesztett, így nem kevesebb mint 8500 lóerős gázturbina került, amellyel a 12 hajtott tengelyű gépek 1100 kN maximális vonóerőt tudtak kifejteni (és 660 kN folyamatos vonóerőt), ami azóta is rekord a sorozatgyártású mozdonyok között. A mozdonyt egy áttervezett General Electric Frame 5 típusú kéttengelyű gázturbina mozgatta; a turbógépek 16 fokozatú kompresszorral és tízkamrás tüzelőtérrel, illetve kétfokozatú turbinával készültek. A továbbfejlesztett turbina már érzékenyebb volt az üzemanyagra, ezért beporlasztás előtt az olaj egy szűrőn haladt keresztül, ez azonban olyan hamar eltömődött, hogy végül a vasúttársaság úgy döntött, hogy a Bunker-C olaj helyett áttér valamivel tisztább (és drágább) Bunker-B üzemanyagra.

A mozdonyok két szekciója nem volt ugyanolyan. Először is vezetőállása csak az első „A” szekciónak volt, ebben foglalt helyet a dízelmotor, az egyéb segédüzemi berendezések és a villamos vezérlőrendszer. A vezetőállás nélküli „B” szekció tartalmazta a turbinát és a főgenerátort, és ehhez kapcsolták a szerkocsit is. A harmadik generációs UP gázturbinások addig soha nem látott vontatási teljesítményekre voltak képesek. Normál üzemüknek szerves részét képezte a 12 ezer tonnás, több mint 2 kilométeres vonatok továbbítása a Sziklás-hegység meredek (7-12 ezrelékes) emelkedőin.

A harmadik generációs UP-gázturbinások egyébként 8500 LE-nél nagyobb teljesítményt is ki tudtak fejteni, mivel ez a teljesítmény 1800 méteres tengerszint feletti magasságra és 32 fokos hőmérsékletre vonatkozott, márpedig a gázturbinás teljesítményét a dugattyús motorokénál sokkal jobban befolyásolja a beszívott levegő hőmérséklete és nyomása. Állítólag volt olyan, hogy a vontatómotorok felvett áramából és a hajtómű hatásfokából visszakövetkeztetve 10 000 LE körüli érték jött ki a gázturbina leadott teljesítményére. Az óriási teljesítményű és szokatlan meghajtású mozdonyok üzemeltetésének voltak a dízelekhez szokott személyzet számára furcsa mozzanatai, például a gázturbina fogyasztása alapjáraton 90 %-a volt a maximális teljesítményen mérhető fogyasztásnak.

A Union Pacific ikonikus vontatójárművei: Összehasonlítás

tags: #united #pacific #mozdonyok

Népszerű bejegyzések:

• Stabilitás a magyar labdarúgásban
• Részletek a válogatott fölényes sikeréről
• MLSZ információk a futsal válogatottról
• átfogó visszatekintés a madridi derbiről
• A negyeddöntők izgalmai és az elődöntős párharcok