Влак с електролот с топка, проектиран от Н.Г. Ярмолчук

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

През цялата история на железопътния транспорт редовно се появяват нови смели проекти, които могат да доведат до истинска революция в тази област. Въпреки това не всички подобни предложения достигат практическо приложение.

Повечето от смелите проекти остават в историята като обещаващи, но безперспективни технически любопитства. Последните включват множество разработки, включително т.нар. електрически сачмен транспорт по проект на Н. Г. Ярмолчук.

Авторът на този проект беше младият инженер Николай Григориевич Ярмолчук. След като служи в армията и участва в Гражданската война, той получава работа като монтьор на Курската железница, където работи няколко години. Докато работи по железницата, Ярмолчук научи различните характеристики на този вид транспорт и с течение на времето стигна до заключението, че е необходимо да се създаде нов клас такива системи. В онези дни един от основните въпроси, с които се занимаваха различни специалисти, беше увеличаването на скоростта на влаковете. Ярмолчук, след като проучи съществуващите железопътни линии и подвижен състав, стигна до заключението, че е невъзможно да се приложат съществуващите решения и необходимостта от разработване на напълно нов транспорт.

В писмата си Ярмолчук посочва, че значителното увеличаване на скоростта се възпрепятства от редица фактори, включително самия дизайн на железопътните релси и колелата. По време на движението, отбеляза инженерът, колелата се държи на релсите само от фланците. В този случай двойката може да се движи по оста си, биейки се в релсата и други неприятни явления. С просто увеличаване на скоростта на движение ударите трябва да се увеличат, увеличавайки натоварването на ходовата част на влака и увеличавайки риска от неговото унищожаване. За да се премахнат тези явления, бяха необходими коловози и шаси с напълно нов дизайн.

Опитен влак SHEL. Зимата 1932-1933г Снимка Wikimedia Commons

Още през 1924 г. Н. Г. Ярмолчук предложи нова версия на коловоза и ходовата част на влака, което, според него, позволи значително да се увеличи скоростта на движение, както и да се отърве от свързаните с това проблеми. Според автора на проекта вместо релсов път е трябвало да се използва улей с кръгла форма. Топка с подходящи размери трябва да се движи по такава тава. При движение с висока скорост сферичното колело не подлежи на биене и също можеше да се самоориентира в зависимост от траекторията на движение.

В първата версия на обещаващ проект авторът предложи използването на автомобили с напълно нов дизайн. Каросерията на автомобила трябваше да има сферична форма и да побира всички необходими възли, включително електроцентралата и пътническата кабина. Външната повърхност на кутията трябваше да действа като поддържаща повърхност и да е в контакт с тавата. С този дизайн автомобилът можеше да се движи по улея с висока скорост, поддържайки оптимално преобръщане поради своевременно накланяне при влизане в завои. За да се спести място и да се постигне максималната възможна производителност, беше предложено да се оборудва новият транспорт с електрически двигатели.

Обещаващата система беше наречена "Sharoelectrolytic transport" или накратко SHELT. Под това обозначение проектът на Ярмолчук остана в историята. Освен това в някои източници се споменава името "влак с топка". И двете обозначения бяха еквивалентни и бяха използвани паралелно.

През следващите няколко години Ярмолчук завършва Московския държавен технически университет и Московския енергиен институт, което му позволява да придобие необходимите знания и опит за реализиране на своя проект. В същото време младият инженер се опита да заинтересува отговорните лица със своето изобретение. В множество писма до различни власти той описва предимствата на своята система SHELT. Според него това даде възможност значително да се увеличи скоростта на влаковете и по този начин да се намали времето за пътуване. В този случай електрическият транспорт на топки би могъл да се конкурира дори с авиацията, като същевременно има предимство под формата на по-голям товарен и пътнически капацитет.

Николай Григориевич Ярмолчук по време на тестове. Кадър от кинохроника

Друго предимство на неговия проект N. G. Ярмолчук обмисля спестяване на някои материали и опростяване на пътното строителство. Беше предложено да се направи тава за обещаващ влак от стоманобетон, което позволи драстично да се намали консумацията на метал. Освен това може да се сглобява от фабрично произведени секции, като по този начин се намалява времето, необходимо за сглобяване на нова писта. Трябва да се отбележи, че в края на двадесетте и началото на тридесетте години не е имало специално оборудване за полагане на релси, поради което повечето операции при полагане на железопътни линии се извършват от работници на ръка. Така проектът SHELT получи още едно предимство пред съществуващите системи.

Въпреки това до определено време предложенията на Ярмолчук не представляваха интерес за никого. Тази реакция на служителите се дължи на няколко фактора. Новият проект трябваше да бъде тестван, а изграждането на нови линии за обещаващи влакове SHEL се оказа твърде скъпо. Поради тази причина до края на двадесетте години проектът на Ярмолчук остава само на хартия.

След като получи инженерно образование, изобретателят продължи да развива проекта и направи значителни промени в него. Така че той реши да изостави сферичните автомобили и да използва подвижен състав с по-малко смел и необичаен външен вид. Сега беше планирано да се използва автомобил с класическо оформление, оборудван с оригинално шаси. Металната карета е трябвало да има две големи колела, разположени в предната и задната му части. С това разположение на автомобила беше възможно да се запазят всички положителни качества, присъщи на системата SHELT, както и да се увеличи обемът за поемане на полезния товар.

Обещаващият влак е трябвало да се движи с помощта на две колела във формата на "сферика" - сфера с отрязани странични части, на мястото на която са разположени осите и елементите на окачването. Шароидите бяха предложени да бъдат направени от метал и покрити с гума. Вътре в тялото на такова колело трябваше да бъде разположен електродвигател със съответната мощност. Оста на колелото беше свързана с конструкцията на автомобила и въртящият момент трябваше да се предава от двигателя към сферичното тяло с помощта на фрикционно или зъбно предаване. Характерна особеност на предложените колела беше разположението на центъра на тежестта им под оста на въртене: двигателят беше окачен под оста. С тази подредба беше възможно да се поддържа оптимална позиция в пространството при маневриране.

Демонстрация на стабилност на колелата. След накланяне трябва да се върне в нормалното си изправено положение. Кинохроника kardr

Модифицираната версия на сачмения влак, според изчисленията на автора, може да достигне скорост от около 300 км/ч и да превозва до 110 пътници. По този начин беше възможно да стигнете от Москва до Ленинград само за няколко часа, а пътуването от столицата до Иркутск ще отнеме малко повече от ден, а не седмица, както при съществуващите влакове. Обновената версия на проекта имаше значително предимство пред „класическите“влакове по скорост и надмина пътническите самолети по отношение на товароносимост.

Активната работа по проекта SHELT, подкрепен от държавни агенции, започва през 1929 г. Това стана след като Н. Г. Ярмолчук, със съдействието на специалисти от Московския институт по транспортни инженери, изгради модел на перспективна система. По таблата, която стоеше точно на пода в лабораторията, доста бързо се движеше карета с часовников механизъм на „топки“. Макетът на влака беше показан на представителите на Народния комисариат на железниците и тази демонстрация им направи силно впечатление. Пътят беше отворен за проекта.

Няколко месеца след тестване на схемата, Народният комисариат на железниците създава Бюрото за експериментално строителство на куршумния транспорт за разработване и внедряване на N. G. Ярмолчук (BOSST). Задачата на тази организация беше да създаде пълноценен проект с последващо изграждане на намален прототип на системата SHELT. След това, с успешното завършване на тези работи, може да се разчита на изграждането на пълноценни транспортни системи от нов тип.

Проектантската работа продължава до ранната пролет на 1931 г. Тогава документацията за проекта SHELT беше демонстрирана на държавното ръководство и скоро Народният комисариат на железниците разпореди изграждането на прототип на обещаващ влак. За това беше отпуснато финансиране в размер на 1 милион рубли, както и участък близо до гара Северянин на Ярославската железница (сега територията на Москва).

89 специалисти са участвали в изграждането на експериментална улейна коловоза и мащабен макет на влака. Поради специфичната ситуация с храната на предоставения обект, специалистите трябваше да изградят не само прототип на нов тип път, но и да изградят зеленчукова градина. На 15 хектара бяха засадени различни зеленчуци, което позволи на специалистите да решават възложени задачи, без да се разсейват от различни проблеми на трети страни. По този начин разпределените площи бяха използвани възможно най-ефективно.

Вътрешни колела: рамка и електрически двигател, окачен под нея. Кадър от кинохроника

През пролетта на 31-ви Ярмолчук получи подкрепата не само на Народния комисариат на железниците, но и на пресата. Домашните вестници и списания започнаха да пишат за новия проект SHELT и да го хвалят, обръщайки внимание на очакваните предимства пред съществуващата технология. Беше отбелязано, че пътническите електрически влакове с топки ще могат да пътуват пет до шест пъти по-бързо от „класическите“, а при товарните влакове е възможно дори двадесеткратно увеличение на скоростта. Капацитетът на новите пътища може да бъде поне два пъти по-висок от съществуващите.

Естествено бяха изразени и критични мнения. Много експерти говориха за прекомерната сложност на проекта, високата цена на неговото изпълнение и някои други проблеми. Въпреки това отговорните лица решиха да продължат изграждането на експериментален влак SHEL и да тестват предложението на Ярмолчук на практика, разкривайки всички съществуващи предимства и недостатъци.

През 1931 г. екипът на BOSST е ангажиран с изграждането на експериментална писта с улей. За да се спестят пари и време, по-малка версия на такъв път е построена от дърво. На ниска височина над земята е поставена вдлъбната настилка от дъски върху дървена рамка. По пътя имаше U-образни опори, които поддържаха електропреносната система. Вместо проводници, традиционни за съвременния електрически транспорт, бяха използвани тръби. По време на тестовете са използвани две конфигурации на електрическата система. В първия една от тръбите висеше почти под самата напречна греда на опората, другите две - отдолу. Втората конфигурация предполагаше разположението на трите тръби на едно и също ниво.

Експерименталната дървена писта беше дълга около 3 км. До него се намираше малка електрическа подстанция, която трябваше да захранва тръбите с тока с необходимите параметри. Според някои сведения изграждането на трасето е завършено в края на 1931 г. или в началото на 1932 г. Сглобяването на първия прототип на автомобила скоро приключи.

Закрепване на колелото в тялото. Кадър от кинохроника

Сглобяването на първия автомобил SHEL е завършено през април 1932 г. Това беше конструкция с дължина около 6 m с диаметър 80 cm. В предната част на автомобила беше предвиден коничен обтекател. Автомобилът, както е заложено в проекта, е оборудван с две сферични колела, в главата и опашката. Диаметърът на колелата надхвърляше 1 м. Те стърчаха значително от тялото и можеха да създадат забележим жироскопичен ефект, който задържа автомобила в желаната позиция. Електроцентралата под формата на два трифазни електродвигателя беше разположена вътре в колелата. Автомобилите имаха доста голям свободен обем, който можеше да се използва за превоз на тестови товари или дори пътници. Също така колата имаше прозорци и малки врати за достъп до вътрешността на корпуса. За пренос на електричество колата получи талига, фиксирана на контактната линия и свързана към покрива с кабел и кабел.

До есента бяха построени още четири вагона, в резултат на което цял влак вече се движеше по експерименталния коловоз. Изграждането на допълнителни вагони направи възможно не само да се тества самата жизнеспособност на изобретението, но и да се изработят някои въпроси, свързани с взаимодействието на няколко единици подвижен състав на пистата.

Наличните двигатели позволиха на експерименталния влак да достигне скорост до 70 км/ч. Дизайнът на сферичните колела и други характеристики на новия транспорт гарантираха стабилно поведение независимо от скоростта на движение и характеристиките на пистата. Влакчето с топки уверено минаваше завои, като се накланяше леко в правилната посока, но не показваше никакво желание да се преобърне. Жироскопичният ефект, който Н. Г. Ярмолчук, доведе до очакваните резултати.

До лятото на 1933 г. екип от специалисти на BOSST се занимава с различни изпитания на перспективна транспортна система в намален вариант. В същото време продължаваше разработването на дизайна на влака, както и проучването на оптимални варианти на коловоза. По-специално, инженерите трябваше да озадачават дизайна на стрелата за пътя на улея. Действителната експлоатация на SHELT без стрелки и друго специално оборудване за коловози не беше възможна и създаването им беше свързано с определени трудности.

Първите пробни пътувания бяха извършени от опитен влак без товар. По-късно, когато надеждността на системата беше определена и потвърдена, започнаха пътувания с товари, включително с пътници. Размерите на колите позволяваха транспортирането на двама души, но те трябваше да бъдат в легнало положение, за което матраци бяха поставени в импровизирани кабини. По време на тестовете Д. Липницки, журналист от изданието "Знание е сила", посети полигона и беше качен на експериментален влак SHEL. По-късно той написа, че докато се подготвял за пътуването, се страхувал от възможен инцидент. Влакът може да се преобърне, да излети от таблата и т.н. Въпреки това прототипът леко и тихо се отдалечи и се движи по пистата без никакви проблеми и дори без „традиционното“тракане на колелата. На извити участъци от коловоза влакът се накланяше и поддържаше равновесие.

Тялото на опитен влак с топка без задна стена. Колелото и окачването му се виждат. Кадър от кинохроника

Изпитанията на прототипа на влака започват през есента на 1932 г., поради което специалистите се сблъскват с някои проблеми по време на пробните пускания. Работата на влака SHEL беше затруднена от сняг и лед по дървената коловоза. Преди началото на пробните пускания те трябваше да бъдат почистени, тъй като оригиналната ходова част на влака не можеше да се справи с подобни нередности, особено по време на високоскоростен трафик. На етапа на тестване подобен проблем се смяташе за неизбежно зло и се примиряваше с него, но по-късно се превърна в един от факторите, които повлияха на съдбата на целия проект.

След приключване на проверките проектната документация и протоколът от изпитването бяха предадени на специален експертен съвет, който трябваше да реши по-нататъшната съдба на системата SHELT. Група специалисти, ръководена от S. A. Чаплингин прегледа документацията и стигна до положителни заключения. Според експерти проектът не е имал сериозни проблеми, които да попречат на пълноценното му използване, а също така препоръчаха да започне изграждането на пълноценни маршрути за топково-електрически транспорт.

До лятото на 1933 г. Н. Г. Ярмолчук и неговите колеги са разработили две версии на пълноценни влакове SHEL в две измерения, т.нар. нормално и средно. "Средният" влак е предназначен за окончателни тестове и може да се експлоатира и на реални коловози. В тази конфигурация автомобилите бяха оборудвани със сферични колела с диаметър 2 м и можеха да превозват до 82 пътнически места. Проектната скорост на такъв транспорт достигна 180 км / ч. Предполагаше се, че вагоните със среден размер ще бъдат обединени във влакове по три и в този вид ще превозват пътници по крайградските линии.

Всички ранни планове трябваше да бъдат напълно изпълнени в "нормална" карета. В този случай обещаващият транспорт трябваше да получи колела с диаметър 3, 7 м и каросерия с подходящи размери. Проектната скорост на движение достигна 300 км / ч, а вътре в корпуса беше възможно да се организират поне 100-110 места. С оглед на високите скорости на движение, такъв влак трябваше да бъде оборудван не само с механични, но и с аеродинамични спирачки. Последните представляваха набор от равнини върху повърхността на тялото, разпръснати през входящия въздушен поток. Според някои изчисления на BOSST, коловоз с вагони или влакове с нормален размер може да има колосален капацитет: обещаващи влакове могат да транспортират населението на цял град само за няколко дни. В този случай беше осигурено значително превъзходство над съществуващия железопътен транспорт.

След приключването на работата на съвета, ръководен от Чаплыгин, на 13 август 1933 г. Съветът на народните комисари решава по-нататъшната съдба на проекта SHELT. На Народния комисариат на железниците беше възложено да изгради първата пълноценна тава за пробна експлоатация. Новият маршрут може да се появи по посока Москва-Ногинск или Москва-Звенигород. След анализ на съществуващата ситуация и съществуващите планове беше решено да се построи магистрала до Ногинск. По това време започва строителството на нова индустриална зона източно от Москва. Предполагаше се, че в тази посока пътническият трафик може да достигне 5 милиона души годишно, така че се появи нужда от нов транспорт с подходящи показатели. По искане на Съвета на народните комисари изграждането на новото трасе трябваше да приключи до есента на 1934 г.

Снимка от родната преса. Прототипът на влака превозва пътник. Снимка Termotex.rf

Първата пълноценна корито трябваше да започне в Измайлово, за да могат работниците да стигнат до гарата с трамвай или метро, а след това да преминат на влака SHEL и да отидат на работа. Високоскоростният просторен транспорт може значително да промени логистиката на Москва и Московска област, подобрявайки основните му параметри. В очакване на нов транспорт с уникални показатели, родната преса отново започна да възхвалява оригиналния проект на Н. Г. Ярмолчук.

Очакванията на пресата и гражданите обаче не се оправдаха. В края на 1934 г. новата гара не отваря врати за пътниците, а новите електрически влакове с топки не ги отвеждат на работа. Освен това те дори не започнаха да строят магистралата и гарата. Преди да започнат изграждането на магистралата и свързаната с нея инфраструктура, специалистите отново провериха обещаващия проект и стигнаха до изводи, които доведоха до неговото отхвърляне.

Проектната скорост и капацитет на вагоните, както и други предимства на новия транспорт изглеждаха привлекателни, но в предложената форма той имаше много недостатъци. На първо място, това беше сложността на дизайна както на самия влак SHEL, така и на маршрута за него. Например, използването на стоманобетонна тава-релса направи възможно намаляването на цената на метала, но усложни конструкцията и изискваше разполагане на допълнителни производствени мощности. Серийното изграждане на нови влакове също изискваше съответни усилия и разходи.

Анализът на предложените проекти на електрическия сачмен влак също доведе до песимистично заключение. Нивото на технологията, което съществуваше по това време, не позволяваше изграждането на необходимото превозно средство с приемливи характеристики. Например ресурсът на гуменото покритие на сферичните колела при шофиране по бетон предизвика големи въпроси. В условията на липса на каучук такъв нюанс на проекта може да има сериозни негативни последици. Освен това големият и тежък влак SHEL трябваше да бъде оборудван с двигатели с подходяща мощност и друго специално оборудване, което или липсваше, или твърде скъпо.

Дори при успешното изграждане на корито и сачми за него, експлоатацията му би била свързана с редица сериозни проблеми. Например, по време на тестване на прототип на влак през зимата, специалистите на BOTTS трябваше редовно да почистват дървената коловоза от сняг и лед. Такива замърсители пречеха на нормалното движение на влака и при високи скорости можеха дори да доведат до катастрофа. Вероятно в този контекст експертите припомниха катастрофата на въздушния автомобил на Абаковски през 1921 г. Тогава, поради лошото качество на релсовия път, високоскоростният автомобил излетя от релсите, което доведе до смъртта на няколко пътници. Въздушният вагон се движеше със скорост около 80 км/ч, а проектът на Ярмолчук предполагаше многократно по-високи скорости и в резултат на това влакът беше изложен на още по-висок риск.

Статия от списание Modern Mechanix, февруари 1934 г. Снимка от Wikimedia Commons

Освен технически проблеми имаше и икономически. Проектът за изграждане на една магистрала с дължина около 50 км се оказа твърде скъп, а перспективите му станаха предмет на спорове. Имайки предимства пред съществуващия транспорт, влакът SHEL не изглеждаше осъществим. Някои спестявания на време за пътуване или възможността за превоз на малко повече пътници не биха могли да оправдаят изключително високите разходи.

Комбинацията от технически, технологични, експлоатационни и икономически характеристики и проблеми доведе до затварянето на проекта, който няколко месеца по-рано се смяташе не само за обещаващ, но и способен да промени радикално външния вид на транспорта. Строителството на първата магистрала Москва - Ногинск е прекратено малко след началото, не по-късно от първите седмици на 1934 г. Поради това служителите на предприятията на новата индустриална зона в бъдеще използваха само съществуващите видове транспорт, което обаче не попречи на изпълнението на плановете за индустриализация на Московския регион.

След като беше взето решението да се изостави изграждането на пистата с електрически топки, пресата спря да публикува ентусиазирани статии. С течение на времето някога обещаващият проект беше забравен. Експерименталната писта край гара Северянин скоро беше демонтирана като ненужна. Единственият експериментален влак от пет вагона вероятно беше бракуван скоро след затварянето на проекта. Не може да се изключи, че известно време се съхранява в една от организациите, свързани с проекта SHELT, но няма точна информация за това. Знае се само, че след 1934 г. опитните коли не се споменават никъде.

Авторът на проекта на сачмения електротранспорт Н. Г. Ярмолчук, въпреки неуспеха, продължи да работи върху обещаващи видове транспорт и техните отделни компоненти. Някои от неговите разработки по-късно дори са използвани за производство на автомобили от различни класове.

Доколкото знаем, Ярмолчук не спря да работи по транспорта на SHEL, но всички по-нататъшни разработки в тази област бяха извършени от него по негова собствена инициатива. Последните споменавания на този проект датират от началото на седемдесетте години. През този период дизайнерът отново се опита да предложи своето развитие на ръководството на страната и дори се опита да получи среща с A. N. Косигин. Беше отказана публика. Н. Г. Ярмолчук умира през 1978 г. и след това цялата работа по електротранспорта е спряна. Повече от четири десетилетия след решението за спиране на строителството, проектът се разработваше с усилията само на един проектант. След смъртта му никой не искаше да преследва проект, който някога се смяташе за революция в транспорта.