Топка Бельпера

То́пка Бельпе́ра — тип паровозной топки, характерной особенностью которой является плоская форма потолков топочного кожуха и огневой коробки. Топка данного типа была предложена бельгийским инженером Альфредом Жюлем Бельпером (Alfred Jules Belpaire) в 1860 году, в честь которого и получила своё название.

Топка Бельпера паровоза серии С^у

Внешний вид топки Бельпера со снятой обшивкой и теплоизоляцией (паровоз С^у 250-74, СПб, август 2010)

А. Бельпер ставил целью возможность размещения в котле огневой коробки, объём которой был бы значительно больше, чем у широко распространённых паровозных котлов с топками Крамптона, не увеличивая при этом общие габариты котла. Это было продиктовано стремлением улучшить отопление паровозов низкосортным топливом.

Конструкция топки Бельпера в целом оказалась удачной. Увеличение размеров огневой коробки, помимо улучшения сжигания топлива, дало возможность разместить в котле большее число дымогарных труб, увеличивая поверхности как лучистого, так и конвективного теплообмена. Кроме того, прямоугольная форма топочного кожуха с плоским потолком дала топкам Бельпера и другое важное преимущество. Зеркало испарения над потолком огневой коробки имеет площадь значительно бо́льшую, чем в топках Крамптона, и остаётся неизменным независимо от уровня воды в котле. Поскольку топка в паровозном котле является областью наиболее интенсивного парообразования, большая площадь зеркала испарения над ней делает парообразование более спокойным, что способствует уменьшению влажности пара. Вертикальные (или лишь слегка наклонные) боковые стенки кожуха в надтопочной части не затрудняют выход пузырьков пара, образующихся у боковых стенок огневой коробки.

Топки Бельпера имеют и существенные недостатки. Практически вся топка состоит из плоских поверхностей, и для предотвращения их выпучивания котловым давлением необходимо применение дополнительных контрфорсов, продольных и наклонных тяжей, а также поперечных сквозных тяжей (как правило, в топках данного типа их установлено два ряда), скрепляющих кожух в надтопочной части. Перечисленные элементы достаточно массивны и значительно увеличивают вес топки, что делает топки Бельпера малопригодными для мощных паровозов с крупногабаритными котлами. У топок Бельпера несколько более сложное соединение с цилиндрической частью котла из-за наличия так называемого смычного листа в верхней передней части. Также существуют некоторые трудности с промывкой котла от накипи - надтопочные тяжи несколько затрудняют очистку потолка огневой коробки.

Применение топки Бельпера является оптимальным решением в том случае, когда от котла при относительно небольших его габаритах требуется достижение возможно большего объёма парового пространства и минимальной влажности пара, а также при отоплении дровами и длиннопламенными углями, требующими для качественного сгорания достаточно большого объёма топки.

Несмотря на перечисленные недостатки топок Бельпера, их очевидные преимущества были по достоинству оценены многими инженерами-конструкторами паровозов. В частности, явным приверженцем топок именно этого типа был создатель паровоза серии Э и других локомотивов В.И. Лопушинский. Топки с плоскими потолками применялись на таких сериях русских паровозов, как Б, Г, М, Л^п, С, С^У, У, Ш, Щ, Э всех индексов, Ѳ (фита). Топка Бельпера была применена также на мощном узкоколейном паровозе типа 157, что для паровозов узкой колеи является исключительной редкостью.

С 1930-х годов в советском паровозостроении наметилась тенденция к резкому увеличению мощности локомотивов, что неизбежно влекло за собой увеличение габаритов паровозных котлов. Топка Бельпера в этом случае была бы чрезмерно тяжёлой и громоздкой. По этой причине на вновь проектируемых советских паровозах топки с плоскими потолками отныне и в дальнейшем не применялись (здесь советские конструкторы перенимали американский опыт мощного паровозостроения). Топками Бельпера продолжали оснащаться лишь ранее спроектированные паровозы, строительство которых продолжалось наряду с машинами новых серий.

Наиболее широкое распространение топки Бельпера получили в паровозостроении Бельгии, Великобритании, Российской империи и СССР. В российском и советском паровозостроении они наиболее широко применялись в 1900-е - 1920-е годы.

Из российских и советских паровозов, оснащённых топками Бельпера, до нашего времени сохранились локомотивы Э всех индексов, С (в единственном экземпляре, № 68 постройки Невского завода, 1913 г.), У (в единственном экземпляре, №127) и С^У. Многие из них находятся в рабочем состоянии.