случайная статья
array(13) { ["https://www.flickr.com/photos/panoskonstantinidis/4318882781/*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(41) "Диолкос. Древняя каменная дорога с колеей" ["link"]=> string(61) "https://www.flickr.com/photos/panoskonstantinidis/4318882781/" } ["http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Berlin_Technikmuseum_Holzbahn.jpg*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(36) "Античная вагонетка коринфской дороги" ["link"]=> string(72) "http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Berlin_Technikmuseum_Holzbahn.jpg" } ["https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Holzbahn.JPG*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(106) "Шахтный деревянный рельсовый путь и вагонетка, Германия, XVI век. Национальный технический музей, Германия" ["link"]=> string(52) "https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Holzbahn.JPG" } ["https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blucher_engine.jpg*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(35) "Паровоз «Блюхер» Джорджа Стефенсона" ["link"]=> string(58) "https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blucher_engine.jpg" } ["*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(24) "Старинный паровоз, Альпы" ["link"]=> NULL } ["http://www.catskillarchive.com/rrextra/odcuri.Html*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(34) "Паровоз Брантона "Шагающий путник"" ["link"]=> string(50) "http://www.catskillarchive.com/rrextra/odcuri.Html" } ["https://www.flickr.com/people/37804979@N00*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(35) "Один из первых паровозов Locomotion" ["link"]=> string(42) "https://www.flickr.com/people/37804979@N00" } ["http://theboweryboys.blogspot.ru/2010/07/cable-cars-trolleys-and-monorails.html*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(56) "«Велосипедная» железная дорога (Boynton Bicycle Railway)" ["link"]=> string(79) "http://theboweryboys.blogspot.ru/2010/07/cable-cars-trolleys-and-monorails.html" } ["http://en.wikipedia.org/wiki/Bennie_Railplane#mediaviewer/File:The_George_Bennie_Railplane_System_of_Transport_poster,_1929.png*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(121) "Постер аэромонорельсовой дороги, 1923-1947: from the collection of the National Railway, By Beverley Cole, Richard Durack" ["link"]=> string(127) "http://en.wikipedia.org/wiki/Bennie_Railplane#mediaviewer/File:The_George_Bennie_Railplane_System_of_Transport_poster,_1929.png" } ["https://commons.wikimedia.org/wiki/User:JeremyA*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(29) "Газотурбовоз Union Pacific 18" ["link"]=> string(47) "https://commons.wikimedia.org/wiki/User:JeremyA" } ["http://www.museumsyndicate.com/images/5/42216.jpg*"]=> array(3) { ["author"]=> NULL ["descr"]=> string(40) "Фотография XIX века, Паровоз Бленкинсона" ["link"]=> string(49) "http://www.museumsyndicate.com/images/5/42216.jpg" } ["*George Shuklin"]=> array(3) { ["author"]=> string(14) "George Shuklin" ["descr"]=> string(52) "Боевой железнодорожный ракетный комплекс БЖРК 15П961" ["link"]=> NULL } ["*РГАЭ"]=> array(3) { ["author"]=> string(4) "РГАЭ" ["descr"]=> string(31) "Шаролотковый поезд Г.Ярмольчука" ["link"]=> NULL } }

Эволюция транспортных средств: прогресс летит по рельсам

Эта статья разделена на несколько частей, остальные части вы можете найти здесь:
     Самый экономичный на сегодня наземный транспорт – рельсовый. Это опутавшие все континенты (за исключением Антарктиды) железные дороги, трамваи и метро в городах, скоростные и не очень монорельсовые ветки. Идея поставить транспортные средства на рельсы впервые посетила умы изобретателей в те времена, когда привычных сегодня дорог с твердым покрытием было очень мало и конные повозки передвигались в основном по проселкам.
  • Диолкос. Древняя каменная дорога с колеей
  • Античная вагонетка коринфской дороги
  • Шахтный деревянный рельсовый путь и вагонетка, Германия, XVI век. Национальный технический музей, Германия
  • Паровоз «Блюхер» Джорджа Стефенсона
  • Паровоз Бленкинсона с дополнительным зубчатым колесом
  • Паровоз Брантона "Шагающий путник"
  • Один из первых паровозов Locomotion
  • «Велосипедная» железная дорога (Boynton Bicycle Railway)

     Прототипом рельсов стали колейные дороги античности. Древнейшая из них – Диолкос (это греческое название во́лока) – находилась в Греции, она появилась в VI веке до н.э. Более шестисот лет эта дорога служила для перетаскивания лодок через самое узкое место Коринфского перешейка – из Сардонического залива в Коринфский и обратно. Влекомые рабами лодки на смазанных жиром полозьях или колесные повозки с грузом двигались по вырубленным в известняке и задающим направление колеям. Примерно на этом месте в XIX веке был прорыт выполнявший те же функции Коринфский канал. Подобные дороги обнаружены и при раскопках Помпеи.
     Кое-где колейные дороги дожили практически до нашего времени. Нет, это не жуткие колеи в грунтовках, пробитые колесами тяжелых грузовиков в российской глубинке. В районах лесозаготовок для облегчения движения лесовозов еще в тридцатые годы прошлого века устраивали деревянный настил с ограничивающими съезд отбойными брусьями – автомобиль двигался как бы по деревянной колее. Позднее делали и специальные железобетонные профили для использования на стройплощадках.

Железные дороги 

     Путь к привычному для нас стальному рельсу был извилист и долог. Самые первые рельсы были вовсе не стальными, как сейчас, и даже не чугунными, как в XIX веке (отсюда, кстати, российское название первых железных дорог – «чугунка»). Их делали… деревянными! В середине XVI века узкоколейные дороги с деревянными рельсами уже широко распространились на шахтах и рудниках Европы. Сначала это были вчерне оцилиндрованные бревна, в тридцатых годах XVII века их сменили брусья прямоугольного сечения.
     Чтобы уменьшить износ и сопротивление качению, деревянные рельсы стали накрывать металлическими полосами. Во второй половине XVIII века появились первые чугунные рельсы, они имели U-образное сечение. Уголковые в сечении чугунные рельсы были изобретены в 1776 году, по форме они уже были довольно близки к хорошо работающей на изгиб, а потому оптимальной двутавровой форме, которую имеют разработанные в 1830 году американцем Стивенсоном (Robert Stephenson) современные широкоподошвенные рельсы. Возросшие в начале XIX века нагрузки заставили перейти от хрупких чугунных к более прочным железным рельсам.
     На первых железных дорогах Британии укладывали изобретенные в 1835 году инженером Джоном Локком необычные двухголовые рельсы, их еще называли стефенсоновскими, по имени строителя этих дорог и первых паровозов Стефенсона (George Stephenson). По задумке, после износа верхней головки рельс переворачивался и мог служить второй срок. Только вот в процессе эксплуатации на опорной части возникали препятствующие повторному применению вмятины, да и массивные чугунные опоры делали конструкцию дорогой. В общем, двухголовые рельсы очень ограниченно использовались только в Англии; после второй мировой войны они были заменены широкоподошвенными.

Экзотические локомотивы 

     На заре железнодорожного транспорта, когда и рельсы-то были не железными, а чугунными, вопросы трения металла по металлу были мало изучены. Считалось, что гладкие колеса будут проскальзывать по гладкому рельсу, и это породило несколько курьезных технических решений. Создатель первого паровоза Ричард Тревитик (Richard Trevithick) в 1804 году пробовал пристроить к своей машине тяговое колесо с шипами, которое цеплялось бы за уложенную вдоль рельсов деревянную балку.
     В 1812 году Джон Бленкинсон запатентовал паровоз с дополнительным зубчатым ведущим колесом, зацеплявшимся за уложенную вдоль пути зубчатую рейку. Сцепление оказалось идеальным, но высокой скорости достичь не удалось. На горизонтальных участках и при небольших уклонах это решение оказалось неэффективным. Впрочем, в ряде стран Европы и Америки метод зубчатого зацепления был использован на коротких участках пути со значительным подъемом.
     Позднее, в 1813 году, Уильям Брантон (William Brunton) пошел дальше. Он не стал усложнять конструкцию пути, а сделал свой паровоз «Механический путник» шагающим. Паровая машина приводила в движение расположенные позади две механические «ноги», которые отталкивались от грунта между рельсами. Первый экземпляр был слабоват, но построенный годом позднее второй не только показал скорость около 5 км/час (не смейтесь, для начала XIX века это не так уж и мало), но и вошел в историю как виновник первой в мире железнодорожной катастрофы. Нет, нет – он не сошел с рельсов, все было прозаичнее. В попытке увеличить мощность (а значит, и скорость) слишком сильно подняли давление в котле, и он взорвался, отправив в мир иной около дюжины человек.
     Этого опыта оказалось мало, и в двадцатых годах XIX века во Франции сделали еще одну, последнюю, попытку толкать паровоз рычагами. Но к этому моменту Джордж Стефенсон уже провел успешные испытания своего грузового паровоза «Блюхер», доказав возможность эффективно использовать гладкие колеса на гладких рельсах. Триумфальное развитие железнодорожного транспорта пошло именно этим путем, а паровозы с шагающим и зубчатым приводами были направлены в тупик.

Монорельсы 

     На привычных сегодня монорельсовых дорогах вагоны либо опираются на рельс сверху, либо подвешены к нему снизу. Но были в истории транспорта и более экзотические варианты.
     В 1892 году на острове Лонг-Айленд была построена и даже пару лет эксплуатировалась железная дорога Бойнтона, получившая прозвище «велосипедная» (Boynton Bicycle Railway). Ведомый специально сконструированным паровозом поезд катился по единственному рельсу на земле, колеса располагались друг за другом. Устойчивость конструкции придавали вспомогательные колеса сверху, цеплявшиеся за стабилизирующий рельс, поднятый на мачтах над основным полотном. Получился некий гибрид монорельса с узкоколейной (до предела) дорогой.
     Примерно по этой же схеме (только несущим стал верхний рельс) в тридцатые годы прошлого века в Шотландии была построена довольно короткая экспериментальная аэромонорельсовая дорога Railplane. Уникальной ее сделал выбранный конструктором Джорджем Бенни (George Bennie) движитель – воздушный винт. В передней и задней частях вагона располагались питаемые от городской трамвайной сети электродвигатели с четырехлопастными пропеллерами. Направляющие функции выполнял нижний рельс: такая стабилизация была необходима, ведь расчетная скорость «рельсового самолета» достигала 160 км/час. Увы, экономические проблемы поставили на обогнавшем свое время проекте крест. С началом Второй мировой войны пути были разобраны на металлолом (в нем остро нуждалась военная промышленность), а в шестидесятых годах эта же участь постигла и сам аэровагон.

Реактивная тяга 

     Пристроить воздушный винт к железнодорожному транспорту пытались и немцы. В 1929 году в Германии был разработан и построен в единственном экземпляре самодвижущийся вагон, толкаемый пропеллером с приводом от мощного авиационного двигателя. Из-за сходства сигарообразного обтекаемого корпуса с дирижаблем его назвали Schienenzeppelin – рельсовый цеппелин. От дирижаблей конструктор Франц Крукенберг (Franz Kruckenberg) позаимствовал и ряд технических решений, например, покрытые тонкими алюминиевыми листами алюминиевые шпангоуты. Это позволило уменьшить вес вагона длиной двадцать пять метров до двадцати тонн. В 1931 году конструкция установила мировой рекорд скорости – 230 км/час, который продержался более двадцати лет. С началом второй мировой войны проект был свернут: алюминий и бензин были нужны для боевой авиации.
     Еще раньше, в 1921 году, в СССР построили автомотрису. Это была дрезина, движимая авиационным мотором с воздушным винтом и развивавшая скорость до 140 км/час. Летом этого же года она слетела под откос на скорости 80 км/час, похоронив под своими обломками изобретателя и нескольких деятелей Третьего интернационала. Идея использования в качестве движителя воздушного винта оказалась тупиковой.
     Но вот мысль применить в рельсовом транспорте реактивную силу оказалась живучей. В 1970 году был построен скоростной вагон-лаборатория (СВЛ) с двумя авиационными турбореактивными двигателями. Правда, он был задуман не как средство для установления рекордов скорости, а как платформа для испытания взаимодействия колеса и рельса на высоких скоростях. Именно для этого потребовался быстрый транспорт со свободно вращающимися колесами. После окончания исследований вагон был заброшен.
     В США тоже ставили на локомотив турбореактивные авиадвигатели. В 1966 году по обычной железной дороге пронесся со скоростью 300 км/час экспериментальный вагон Budd RDC с расположенными на крыше двумя двигателями. Для обеспечения безопасности впереди летел небольшой винтовой самолет, но он то и дело отставал… Одна проблема – тащить состав такой локомотив не мог, не хватало мощности.

Турбины 

     В общем, реактивные двигатели в чистом виде на железных дорогах не прижились. Но вращающие колеса газовые турбины – это нечто иное. Швейцарская Swiss Locomotive Company в пятидесятых годах прошлого века построила первый локомотив с газотурбинным двигателем. Он таскал составы в Британии, но недолго: в 1959 году технические проблемы и огромный расход дорогого топлива отправили его на запасной путь, а еще лет через десять – в музей.
     Борьба за экологию, кажется, вновь призвала на рельсы газовую турбину. В начале нового тысячелетия канадская машиностроительная корпорация Bombardier заявила о создании локомотива с газотурбинным двигателем Pratt & Whitney PW150 мощностью 5000 л.с. Разработчики уверяют, что выбросы углекислого газа по сравнению с привычным дизелем уменьшатся на 30%. Кроме того, снизится уровень шума, а разгоняться локомотив сможет вдвое быстрее.

Атомные реакторы 

     В разгар холодной войны появился проект локомотива с ядерной энергетической установкой. Предназначался он для буксировки боевых железнодорожных ракетных комплексов (БЖРК) и должен был обладать почти неограниченной автономностью. Предполагалось использовать реактор на быстрых нейтронах, способный вращать электрический генератор мощностью 10 МВт. Разработки прекратились в 1985 году. В 2005 году БЖРК были сняты с боевого дежурства, а к 2007 году их уничтожили в соответствии с «Договором о сокращении стратегических наступательных вооружений СНВ-2». Казалось бы, идея установки атомного реактора на локомотив похоронена окончательно, ведь сложно придумать иное назначение для подобной техники. Тем не менее, в начале 2011 года ОАО РЖД объявило о возможном оснащении локомотивов реакторами на быстрых нейтронах. Впрочем, от такой инициативы попахивает тривиальной «пилорамой» – но это уже совсем другая история.

Альтернативные рельсы 

      В 1929 году российский инженер Николай Ярмольчук выдвинул концепцию скоростного электрического шаролоткового транспорта. Вместо колес он предложил использовать катящиеся по заменившему рельсы железобетонному желобу полые обрезиненные шары с приводом от электродвигателей. В 1932 году для испытаний построили уменьшенные макеты вагонов нового образца и трехкилометровый кольцевой участок лоткового пути (правда, деревянного). Планировалось достичь рабочих скоростей в 300 км/час – это быстрее многих самолетов того времени!     Однако замешанные на политической риторике и постоянно озвучиваемые наполеоновские планы полной и скорой замены традиционных железных дорог шаролотковыми сделали свое дело: в конце 1934 года проект был тихо свернут, а его вдохновитель пополнил ряды врагов народа.      Предназначенные для замены колес катки укатились в очередной железнодорожный тупик.


  • Постер аэромонорельсовой дороги, 1923-1947: from the collection of the National Railway, By Beverley Cole, Richard Durack
  • Газотурбовоз Budd RDC
  • Газотурбовоз Union Pacific 18
  • Фотография XIX века, Паровоз Бленкинсона
  • Старинный паровоз, Альпы
  • Боевой железнодорожный ракетный комплекс БЖРК 15П961
  • Шаролотковый поезд Г.Ярмольчука
конец статьи
Прямая ссылка на статью: http://avantyra.com/1282 Отправить ссылку случайная статья

Технологии

Популярные статьи

 

Наверх