История эволюции высокоскоростных поездов в СССР и не только +6


В предыдущей статье мы подробно рассказали об истории создания и внедрения высокоскоростных поездов (ВСП) за рубежом. В нашей стране также велись подобные работы и об этом расскажем в нашем материале.

Первый аэровагон с пропеллером построил в Тамбове Валериан Абаковский, работавший тогда водителем в местном ЧК. Его изобретение курировал, вероятно, лично знакомый ему член ЦК ВКП(б) и ВЦИК Федор Сергеев (более известный как Артем). На испытаниях аэромоториса Абаковского показала скорость в 140 км/ч. Но в следующем 1921 году, когда она отправилась в свой первый пассажирский рейс из Москвы в Тулу с участниками конгресса Коминтерна, на обратном пути она сошла с рельсов. Семь человек, в том числе изобретатель Абаковский и товарищ Артем, погибли и были похоронены у Кремлевской стены.

Вернулись в СССР к идее аэропоезда в 1970-е годы на фоне рекордов французского Aérotrain. В 1970 году на крышу головного моторного вагона электропоезда «ЭР22» был установлен турбореактивный двигатель самолета Як-40, и в 1972 году на участке Приднепровской железной дороги между станциями Днепродзержинск и Новомосковск он развил скорость 274 км/ч. Но в серию такие поезда не пошли, потому что на обычных железных дорогах и с серийными колесными тележками у них начинались колебания хантинга, а снижать скорость до безопасных 150 км/ч смысла не было, серийные скоростные поезда «ЭР200» с вагонами РТ200 уже освоили такие скорости. 

Идея продувать грузовые и пассажирские составы через герметичные туннели по принципу пневматической почты, изобретенной в XVIII веке, возникла у инженеров еще до появления первых поездов в 1820-е годы. В 1800 году английский инженер Джордж Медхерст подал заявки на два патента на «эоловый двигатель». Первый, как он писал в заявках, «предназначен для замены паровой машины»; второй — к применению его ко всем машинам для передвижения, всех видов экипажей и для перевозки грузов и пассажиров без помощи лошадей, а также для получения прибыли». С прибылью у него ничего не вышло, потому что с постройкой реального «эолового двигателя», работающего на принципе перепада давлений, то есть при создании форвакуума, у него ничего не получилось. 

Но трактат Медхерста «Новый метод транспортировки писем и товаров», опубликованный в 1810 году и начинавшийся такими словами: «Любой может легко проверить, что воздух, нагнетаемый в трубе при небольшом перепаде давления в 6 унций на квадратный дюйм (19,4 мм ртутного столба) будет проходить со скоростью 15 футов в секунду, что составляет более 100 миль в час. При больших степенях скорости требуемое давление будет почти соответствовать квадрату скорости; так что если давление увеличено до 40 фунтов на квадратный дюйм, воздух будет разгоняться на 1500 футов в секунду, что составит более 1000 миль в час», — произвел на европейское инженерное сообщество нужное впечатление.

В 1824 году в Англии был выдан патент на чугунную трубу диаметром 1,8 м с отлитыми в ней на дне рельсами, в которой под действием вакуума двигался вагончик. Для его уплотнения в трубе использовались шкуры животных. Понятно, что практических перспектив такая конструкция, где поршнем в трубе выступал сам поезд, не имела. Более перспективной была конструкция, в которой чугунную трубу сравнительно небольшого диаметра (9 дюймов) укладывали между рельсами. Из нее насосная станция на пути следования поезда откачивала воздух,  а поршень, движущийся под действием вакуума в этой трубе, тянул поезд. 

Проблема тут была только в герметичности канавки в трубе, по которой двигался рычаг поршня, тащивший состав. В 1830-е годы в Англии и Франции были выданы несколько патентов на такие вакуумные поезда и, что важнее, появились реальные вакуумные поезда, правда, на сравнительно коротких перегонах. Но просуществовали они недолго и в 1860-х годах сошли на нет. Слишком много было проблем с ними, не последней из которых были крысы, которые с аппетитом прогрызали смазанные салом кожаные уплотнители в вакуумной системе. Но гораздо важнее было то, что повышение скорости поездов на этих дорогах не то что до обещанных Медхерстом 1000 миль в час, а хотя бы до средней скорости обычных поездов с паровым локомотивом не получилось. 

Попытку реанимировать вакуумные поезда предприняла в Бразилии компания Aeromovel в 1980-е годы. Планы у нее были наполеоновские, но всё закончилось запуском в эксплуатацию трех пневмопоездов на замкнутом маршруте в 3 км для посетителей этнопарка «Прекрасная Индонезия» в Джакарте, которые в 2010 году заменил один дизельный поезд, и километровой линии пневмопоезда от аэропорта бразильского города Порту-Алегри до ближайшей станции метро, которая пока еще держится. Время поездки по ней 90 секунд, так что легко подсчитать скорость современного вакуумного рельсового поезда — 40 км/ч, то есть на 41 секунду быстрее мирового рекорда в беге на 1 км.

В 1902 году практически одновременно — в апреле и в июне — в Патентное ведомство Департамента внутренних дел США были поданы две заявки на изобретение того, что сейчас называют поездами на магнитной подушке (маглев — левитирующие в электромагнитном поле). Первая (апрельская) на «Магнитные устройства для железнодорожного и автотранспорта» принадлежала Альберту К. Альберсону из Нью-Йорка и была одобрена в декабре того же 1902 года с приоритетом мистера Альбертсона от апреля 1902 года. 

Патент Альбертсона 1902 года
Патент Альбертсона 1902 года

Вторая (июньская) заявка на изобретение «Электрического тягового устройства» поступила от Альфреда Зехдена, «подданного императора Германии», который «описав изобретение, я заявлял в нем как новые усовершенствования, так и желание получить патент Соединенных Штатов Америки». Она была одобрена только в феврале 1905 года с приоритетом Зехдена от июня 1902 года. 

Это к вопросу о приоритете на изобретение маглева. С точки зрения американского патентного права формально первым был Альбертсон, на два месяца опередивший Зехдена. Но в мае 1902 года у Зехдена уже был германский патент № 140958 на «Электрическую транспортную установку с использованием передвижного полевого двигателя», который он получил в германском Императорском патентном ведомстве 24 мая 1902 года, и едва ли ему выдали его моментально, заявка на него тоже рассматривалась некоторое время. Так что с точки зрения мирового патентного права, похоже, первым был все-таки Зехден. Но в данном случае заниматься патентной казуистикой — только время даром тратить. Патенты Альберсона и Зехдена свободно доступны в интернете и при их чтении возникает ощущения, что это один патент, состоящий из двух частей, насколько они друг друга дополняют.

Патент Альфреда Зехдена
Патент Альфреда Зехдена

Альбертсон говорит, что «при осуществлении изобретения, которое будет в основном применяться к вагонам с локомотивом любого подходящего типа, магнетизм используется таким образом, чтобы поддерживать на весу полностью или частично вагон и его груз. Таким образом, регулируя соотношения между магнитной силой отталкивания и тяги, трение, стремящееся противостоять движению поездов по рельсам, может быть сведено к минимуму, и таким образом один из наиболее серьезных факторов, препятствующий высоким скоростям, будет в значительной степени устранен». Про линейный электродвигатель (он был известен инженерам с середины XIX века, его ротор вместо создания крутящего момента обеспечивал поступательную линейную ЭДС) он говорит вскользь.

Зехден, напротив, сосредоточился на линейном двигателе: «Мое изобретение относится к тому факту, что вместо вращательного движения… применяется преобразование электрической энергии в поступательную механическую… для железнодорожной тяги или для других целей, например, для приведения в действие кранов, поворотных шкивов; подъемников и возвратно-поступательных механизмов станков». А про левитацию у него совсем немного: «Комбинация якоря, похожего на рельс, расположенного между рельсами, с движущимся магнитным полем не только перемещает поезд вперед, но и его вес, а именно давление на колеса, по существу уменьшается». И конструктивное решение их изобретений у Альбертсона и Зехдена описаны словно под копирку — третий рельс между обычными рельсами. Только Альбертсон так и пишет «рельс», а у Зехдела более витиеватая формулировка — «рельсоподобная структура». 

Однако прошли десятилетия, прежде чем инженерам удалось приподнять над землей в электромагнитном поле многотонные поезда. Первые маглевы начали перевозить пассажиров в 1980-е годы в Германии и Великобритании. Потом к ним подтянулись Япония, Китай и Южная Корея. Но скорости у этих маглевов были вполне обычные для железных дорог — в районе 100 км, да и общая протяженность их путей была от нескольких километров до двух-трех десятков километров. 

В СССР в конце 1970-х годов в Раменском было испытано пять вариантов маглевов, и в 1987 году началось строительство магнитной железной дороги от Еревана до курортного города Севана (около 60 км). По плану первые маглевы должны были вступить в эксплуатацию на ней в 1991 году. Но Спитакское землетрясение 1988 года и последующие известные события исключили нашу страну из гонки за скорость поездов и в области маглевов. На сегодня, как уже сказано, высокоскоростной маглев функционирует только в Шанхае на трассе длиной 30 км. Зато планирующихся и строящихся множество, в основном в Китае и Японии. Так что можно говорить, что в гонке за скоростью замена системы колесо-рельс на систему магнитного подвеса состоялась. 

Сейчас на очереди скорости в 1000 км/ч и выше. А для этого, как изящно выразился один профессор Бауманки в своей недавней публикации о современных проблемах высокоскоростного транспорта, здесь остался лишь один пустяк — «замена окружающей среды на искусственно созданную, в которой аэродинамическое сопротивление транспорта будет мало». 

Иными словами, речь идет о том, что с легкой руки Илона Маска называют сейчас «гиперлупом», где на магнитном подвесе, придуманном Альбертсоном и Зехденом в 1902 году, по трубе с вакуумом со сверхзвуковой скоростью в 1000 миль/ч, обещанной Джорджем Медхерством аж в 1800 году, будет лететь вагон в виде 100-дюймового снаряда, начиненный вместо шрапнели пассажирами. И никаких проблем. 

Дарим скидку 4000 рублей при первом обращении на любую услугу onlinepatent.ru

Промокод: LOVEHABR




Комментарии (18):

  1. Paranoich
    /#24763664 / +3

    на крышу головного моторного вагона электропоезда «ЭР22» был установлен турбореактивный двигатель самолета Як-40
    2 двигателя


    Но в серию такие поезда не пошли, потому что на обычных железных дорогах и с серийными колесными тележками у них начинались колебания хантинга
    Всё проще. Пара АИ-25 создавали такой шум, что эксплуатировать это чудо можно было лишь в ненаселенной местности, а пассажирам пришлось бы наушники защитные выдавать.

  2. YMA
    /#24763690 / +3

    "Астрологи объявили неделю Dall-E, количество иллюстраций, сгенерированных нейросетями - удвоилось." :)

    • sokolovps
      /#24763794 / +2

      В данном случае картинки красивые и они уместны. Не вижу причин хейтить хороший материал.

      • SerjV
        /#24763836 / +5

        Картинки конечно красивые, но вот уместность как раз спорна - первая еще ладно, а вот остальные идут по тексту и читая предполагаешь, что они как-то связаны с тем, что там написано...

    • domix32
      /#24764708

      По почерку кстати смахивает на сберовскую аишку. По крайней мере та что с бумагой.

    • DagothNik
      /#24767506 / +2

      Складывается ощущение, что те кто открывает для себя "генераторы картинок по описанию" - закрывают другие источники получения изображений. Вместо того, чтоб приложить фото вундервафли (с реактивными двигателями или пропеллером) на рельсах - приложили изображение, сгенерированное нейронкой.

      • SerjV
        /#24767840 / +1

        Ну примерно да, об этом и речь - вместо поиска иллюстраций (затраты времени...), картинку нагенерировали - и "для отчётности по выполнению плана публикаций" сойдёт.

        При том, что тематика-то вполне интересная сама по себе.

  3. Pampam83
    /#24764214 / +3

    Колебания хантинга, да?

  4. Segmentq
    /#24764236 / +3

    Почему по запросу "колебания хантинга" поисковик выдает эту статью и точно такую же слово в слово от 8 сентября на другом ресурсе? https://onlinepatent.ru/journal/skorostnie-poezda-1/ @moderator

    • domix32
      /#24764712 / +2

      Корп блог же. Они за это платят

  5. iig
    /#24764332 / -3

    Жаль, про катастрофу с гибелью видных большевиков в статье ничего нет. Неудобно получилось. Или наоборот, удобно.

    • vassabi
      /#24764618 / +2

      в смысле "ничего нет" ?

      На испытаниях аэромоториса Абаковского показала скорость в 140 км/ч. Но в следующем 1921 году, когда она отправилась в свой первый пассажирский рейс из Москвы в Тулу с участниками конгресса Коминтерна, на обратном пути она сошла с рельсов.

      а это что тогда ? Или это статья не про поезда, а про политических деятелей?

  6. BlackMokona
    /#24764784 / +1

    Иными словами, речь идет о том, что с легкой руки Илона Маска называют сейчас «гиперлупом», где на магнитном подвесе, придуманном Альбертсоном и Зехденом в 1902 году, по трубе с вакуумом со сверхзвуковой скоростью в 1000 миль/ч, обещанной Джорджем Медхерством аж в 1800 году, будет лететь вагон в виде 100-дюймового снаряда, начиненный вместо шрапнели пассажирами. И никаких проблем. 

    В гиперлупе нету магнитного подвеса. Там воздушная подушка. Ага воздушная подушка в вакуумном туннеле. В этом и фишка

    Однако на предусмотренной проектом скорости транспортное средство всё равно сталкивается с набегающими воздушными массами. Маск решил использовать их для создания воздушной подушки: расположенные в носу транспортной капсулы специальные направляющие и вентилятор должны перенаправлять встречный поток воздуха под днище. В условиях форвакуума для создания воздушной подушки достаточно будет обеспечить давление в 9,4 кПа, что потребует подачи всего 200 г воздуха в секунду. Тем самым Маск отказывается от гораздо более дорогой в реализации идеи магнитной подушки[9].

  7. toklian
    /#24766240

    Все бы, ничего, но не существует в мире прямой ветки, соединяющей Днепродзержинск и Новомосковск.

    • vassabi
      /#24766354

      ... это вы так намекаете, что сейчас нет уже города Днепродзержинска ?

      • toklian
        /#24766708 / +2

        Не намекаю, а утверждаю, что не существует прямой ветки между Каменским(больше не Днепродзержинск) и Новомосковском.

        С железнодорожной точки зрения.

  8. kasiopei
    /#24767610

    Большая скорость это плюс и минус. Много животных сбивают и людей. Сигналить чтоб ушли с путей бесполезно. Какие-то барьеры нужны или лучше труба чтоб поверх животные переходить могли.

    Лучше проработать логистику чтоб поезда в поле не стояли по 2 часа или на станции по 40 минут. Обслуживание должно проходить как питстоп на формуле 1.