давлением.
Принцип действия пневматических локомотивов впоследствии был положен в основу компрессорной передачи тепловозов. Поэтому пневмолокомотивы можно с полным правом считать предшественниками компрессорных тепловозов и тепловозов с непосредственным приводом, использующих для разгона сжатый воздух.
При использовании на локомотивах сжатого воздуха в качестве рабочего тела возникает ряд проблем.
Сжатый воздух имеет низкую энергетическую плотность. При давлении 300 атм7 его энергетическая плотность не превышает 30 кВтч/м3 (с учётом возможности нагрева воздуха), что сопоставимо с ёмкостью электрохимических свинцовых аккумуляторных батарей. Однако по мере разряжения батарей напряжение на их выходах падает относительно слабо. В то же время, давление на выходе из баллонов будет падать по мере расходования воздуха, если не принять специальных конструктивных мер, например, использовать резервуар с переменным рабочим объёмом. В этом случае по мере расходования воздуха объём будет уменьшаться, а давление оставаться примерно постоянным.
Сжатие газа генерирует большое количество тепла, и вся эта энергия теряется при хранении воздуха, когда он остывает. Эти потери могут быть уменьшены, если сжимать воздух в двух или более ступенях, охлаждая его между ступенями, но всё равно они будут оставаться значительными.
С другой стороны, в процессе, использующим сжатый воздух для работы двигателя, главной проблемой является получение работоспособной системы. Когда газ расширяется, он охлаждается, и если запасённый воздух не является совершенно сухим (а это так и есть), в трубопроводе и цилиндрах двигателя влага начнёт замерзать, и двигатель скоро прекратит работу и остановится.
Сжатый воздух, используемый в двигателе локомотива, смешивается со смазкой, применяемой для уменьшения сил трения и снижения износа пневмооборудования, что приводит к загрязнению окружающей среды.
Принципиальным недостатком является непрямое использование энергии. Сначала энергия используется для сжатия воздуха, а потом от сжатого воздуха передаётся двигателю. Каждое преобразование энергии осуществляется с потерями, что обуславливает более низкий коэффициент полезного действия пневмолокомотивов чем, например, дизельных или, тем более, электротранспорта.
Большим преимуществом пневматических локомотивов, правда, редко используемым на практике, является обратимость пневмодвигателя, возможность перевода его в компрессорный режим и, тем самым, осуществление рекуперации энергии торможения, что в энергетическом смысле аналогично применению рекуперативного торможения на электровозах.
1.2. Зарубежные пневмолокомотивы
Пневматический локомотив Парсея. В 1839 г. Артур Парсей получил английский патент (№8,093) на локомотив, приводимый в движение сжатым воздухом.
Как известно, давление бывает абсолютным и избыточным. Разница между ними 1 атмосфера. Здесь и далее, в тех случаях, когда автору неизвестно, о каком из этих давлений идёт речь, размерность соответствующей величины обозначается просто «атм» (стандартная атмосфера, 1 атм ≈ 0,1 МПа). В противном случае указывается «ата» или «ати», соответственно.
