Kroglični elektrolot vlak, ki ga je zasnoval N.G. Yarmolchuk

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Skozi zgodovino železniškega prometa se redno pojavljajo novi drzni projekti, ki lahko pripeljejo do prave revolucije na tem področju. Kljub temu vsi takšni predlogi ne dosegajo praktične uporabe.

Večina drznih projektov ostaja v zgodovini kot obetavna, a neobetavna tehnična zanimivost. Slednji vključujejo številne razvojne dejavnosti, vključno s t.i. električni transport kroglic, ki ga je zasnoval N. G. Yarmolchuk.

Avtor tega projekta je bil mladi inženir Nikolaj Grigorijevič Yarmolchuk. Po služenju v vojski in sodelovanju v državljanski vojni se je zaposlil kot monter na Kurski železnici, kjer je delal več let. Med delom na železnici se je Yarmolchuk naučil različnih značilnosti te vrste prevoza in sčasoma prišel do zaključka, da je treba ustvariti nov razred takšnih sistemov. V tistih dneh je bilo eno glavnih vprašanj, s katerimi so se ukvarjali različni strokovnjaki, povečanje hitrosti vlakov. Yarmolchuk, ki je preučil obstoječe železnice in tirna vozila, je prišel do zaključka, da je nemogoče uporabiti obstoječe rešitve in da je treba razviti popolnoma nov promet.

Yarmolchuk je v svojih pismih poudaril, da občutno povečanje hitrosti ovirajo številni dejavniki, med drugim sama zasnova železniških tirov in koles. Med premikanjem, je opozoril inženir, kolesna dvojica držijo na tirnicah le prirobnice. V tem primeru se lahko par premika vzdolž svoje osi, udari ob tirnico in druge neprijetne pojave. S preprostim povečanjem hitrosti gibanja bi se morali utripi povečati, kar bi povečalo obremenitev podvozja vlaka in povečalo tveganje za njegovo uničenje. Za odpravo teh pojavov so bile potrebne gosenice in podvozje popolnoma nove zasnove.

Izkušen vlak SHEL. Zima 1932-1933 Fotografija Wikimedia Commons

Že leta 1924 N. G. Yarmolchuk je predlagal novo različico proge in tekalne opreme vlaka, ki je po njegovem mnenju omogočila znatno povečanje hitrosti gibanja in se znebiti s tem povezanih težav. Po mnenju avtorja projekta bi morali namesto tirnice uporabiti žleb okrogle oblike. Po takšnem pladnju bi se morala premikati krogla ustreznih dimenzij. Pri gibanju z veliko hitrostjo sferično kolo ni bilo podvrženo udarcem in se je lahko tudi samoorientiralo, odvisno od poti gibanja.

V prvi različici obetavnega projekta je avtor predlagal uporabo avtomobilov popolnoma nove zasnove. Karoserija avtomobila naj bi imela sferično obliko in bi vključevala vse potrebne enote, vključno z elektrarno in potniško kabino. Zunanja površina ohišja naj bi delovala kot podporna površina in v stiku s pladnjem. S to zasnovo se je avtomobil lahko premikal vzdolž žleba z veliko hitrostjo, pri čemer je ohranil optimalno nagibanje zaradi pravočasnega nagibanja pri vstopu v zavoje. Da bi prihranili prostor in dosegli največjo možno zmogljivost, je bilo predlagano, da se novi transport opremi z električnimi motorji.

Obetavni sistem so poimenovali "Sharoelectrolytic transport" ali na kratko SHELT. Pod to oznako je Yarmolchukov projekt ostal v zgodovini. Poleg tega je v nekaterih virih omenjeno ime "vlak z žogo". Obe oznaki sta bili enakovredni in sta bili uporabljeni vzporedno.

V naslednjih nekaj letih je Yarmolchuk diplomiral na Moskovski državni tehnični univerzi in Moskovskem inštitutu za energetiko, kar mu je omogočilo, da je pridobil znanje in izkušnje, potrebne za izvedbo svojega projekta. Hkrati je mladi inženir skušal s svojim izumom zanimati odgovorne osebe. V številnih pismih različnim organom je opisal prednosti svojega sistema SHELT. Po njegovem mnenju je to omogočilo znatno povečanje hitrosti vlakov in s tem skrajšanje potovalnega časa. V tem primeru bi lahko električni transport z žogo konkurirali celo letalstvu, pri tem pa bi imel prednost v obliki večje tovorne in potniške zmogljivosti.

Nikolaj Grigorijevič Yarmolchuk med testi. Posneto iz informativnega filma

Še ena prednost njegovega projekta N. G. Yarmolchuk je razmišljal, da bi prihranil nekaj materialov in poenostavil gradnjo cest. Predlagana je bila izdelava pladnja za obetaven vlak iz armiranega betona, kar je omogočilo drastično zmanjšanje porabe kovin. Poleg tega bi ga bilo mogoče sestaviti iz tovarniško izdelanih odsekov, s čimer se skrajša čas, potreben za sestavljanje novega tira. Opozoriti je treba, da v poznih dvajsetih in zgodnjih tridesetih letih ni bilo posebne opreme za polaganje tirnic, zato so večino operacij pri polaganju tirnic izvajali delavci ročno. Tako je projekt SHELT dobil še eno prednost pred obstoječimi sistemi.

Kljub temu do določenega časa Yarmolchukovi predlogi niso nikogar zanimali. Ta odziv uradnikov je bil posledica več dejavnikov. Nov projekt je bilo treba preizkusiti, gradnja novih prog za obetavne vlake SHEL pa se je izkazala za predrago. Iz tega razloga je do konca dvajsetih let Yarmolchukov projekt ostal le na papirju.

Po pridobitvi inženirske izobrazbe je izumitelj nadaljeval z razvojem projekta in ga bistveno spremenil. Zato se je odločil opustiti sferične avtomobile in uporabiti tirna vozila manj drznega in nenavadnega videza. Zdaj je bila načrtovana uporaba avtomobila klasične postavitve, opremljenega z originalnim podvozjem. Kovinski voziček naj bi imel v sprednjem in zadnjem delu dve veliki kolesi. S to razporeditvijo avtomobila je bilo mogoče ohraniti vse pozitivne lastnosti, ki so lastne sistemu SHELT, pa tudi povečati prostornino za sprejem tovora.

Obetavni vlak naj bi se premikal s pomočjo dveh koles v obliki "sferične" - krogle z odrezanimi stranskimi deli, na mestu katerih so bili elementi osi in vzmetenja. Predlagali so, da bi bili šaroidi izdelani iz kovine in prekriti z gumo. V ohišju takšnega kolesa naj bi bil nameščen električni motor ustrezne moči. Os kolesa je bila povezana s konstrukcijo avtomobila, navor pa naj bi se prenašal z motorja na sferično telo s pomočjo tornega ali zobniškega prenosa. Značilnost predlaganih koles je bila postavitev njihovega težišča pod osjo vrtenja: motor je bil obešen pod osjo. S to razporeditvijo je bilo mogoče ohraniti optimalen položaj v prostoru pri manevriranju.

Dokaz stabilnosti koles. Po nagibanju se mora vrniti v običajni pokončni položaj. Zgodovina kardr

Spremenjena različica krogličnega vlaka bi po avtorjevih izračunih lahko dosegla hitrost približno 300 km / h in prevažala do 110 potnikov. Tako je bilo mogoče iz Moskve v Leningrad priti v le nekaj urah, pot od prestolnice do Irkutska pa bi trajala nekaj več kot en dan in ne teden dni, kot na obstoječih vlakih. Posodobljena različica projekta je imela pomembno prednost pred "klasičnimi" vlaki v hitrosti in je po nosilnosti presegla potniška letala.

Aktivno delo na projektu SHELT, ki so ga podprle vladne agencije, se je začelo leta 1929. To se je zgodilo po tem, ko je N. G. Yarmolchuk je s pomočjo strokovnjakov z Moskovskega inštituta za prometne inženirje zgradil model obetavnega sistema. Po pladnju, ki je stal kar na tleh laboratorija, se je kar hitro premikala kočija z urnim mehanizmom na "žogicah". Predstavnikom Ljudskega komisariata za železnice so pokazali model vlaka in ta demonstracija je nanje naredila močan vtis. Pot je bila odprta za projekt.

Nekaj mesecev po preizkušanju postavitve je Ljudski komisariat za železnice ustanovil Urad za poskusno konstrukcijo transporta krogel za razvoj in implementacijo N. G. Yarmolchuk (BOSST). Naloga te organizacije je bila ustvariti popoln projekt z naknadno gradnjo zmanjšanega prototipa sistema SHELT. Potem bi lahko z uspešnim zaključkom teh del računali na izgradnjo polnopravnih transportnih sistemov novega tipa.

Oblikovalska dela so se nadaljevala do zgodnje pomladi 1931. Nato je bila dokumentacija za projekt SHELT predstavljena državnemu vodstvu in kmalu je Ljudski komisariat za železnice naročil gradnjo prototipa perspektivnega vlaka. Za to so bila dodeljena sredstva v višini 1 milijon rubljev, pa tudi odsek v bližini postaje Severyanin jaroslavske železnice (zdaj ozemlje Moskve).

89 strokovnjakov je sodelovalo pri gradnji poskusnega tira in velike makete vlaka. Zaradi specifične situacije s hrano na zagotovljenem mestu so morali strokovnjaki zgraditi ne le prototip nove vrste ceste, temveč tudi urediti zelenjavni vrt. Na 15 hektarjih so bile posajene različne zelenjave, kar je strokovnjakom omogočalo reševanje dodeljenih nalog, ne da bi jih motili različni problemi tretjih oseb. Tako so bila dodeljena območja izkoriščena čim bolj učinkovito.

Notranji sklopi koles: okvir in pod njim obešen elektromotor. Posneto iz informativnega filma

Spomladi 31. je Yarmolchuk prejel podporo ne le Ljudskega komisariata za železnice, ampak tudi tiska. Domači časopisi in revije so začeli pisati o novem projektu SHELT in ga hvaliti ter opozarjati na pričakovane prednosti pred obstoječo tehnologijo. Ugotovljeno je bilo, da bodo potniški električni kroglični vlaki lahko vozili pet do šestkrat hitreje kot »klasični«, pri tovornih pa je možno celo dvajsetkratno povečanje hitrosti. Zmogljivost novih cest bi lahko bila vsaj dvakrat večja od obstoječih.

Seveda so bila izražena tudi kritična mnenja. Številni strokovnjaki so govorili o preveliki kompleksnosti projekta, visokih stroških njegove izvedbe in nekaterih drugih težavah. Kljub temu so se odgovorne osebe odločile, da nadaljujejo z gradnjo poskusnega vlaka SHEL in preizkusijo Yarmolchukov predlog v praksi, pri čemer so razkrile vse obstoječe prednosti in slabosti.

Leta 1931 je ekipa BOSST sodelovala pri gradnji eksperimentalne steze za žlebove. Zaradi prihranka denarja in časa so iz lesa zgradili manjšo različico takšne ceste. Na nizki višini nad tlemi so na lesen okvir postavili konkavno talno oblogo iz desk. Ob poti so bile opore v obliki črke U, ki so podpirale sistem za prenos električne energije. Namesto žic, tradicionalnih za sodobni električni transport, so bile uporabljene cevi. Pri testiranju sta bili uporabljeni dve konfiguraciji sistema električnega napajanja. V prvem je ena od cevi visela skoraj pod samo prečko podpore, drugi dve - spodaj. Druga konfiguracija je pomenila lokacijo vseh treh cevi na isti ravni.

Poskusna lesena proga je bila dolga približno 3 km. Zraven se je nahajala manjša električna postaja, ki naj bi napajala cevi s tokom zahtevanih parametrov. Po nekaterih poročilih je bila gradnja trase končana konec leta 1931 oziroma v začetku leta 1932. Sestavljanje prvega prototipa avtomobila je bilo kmalu končano.

Pritrditev kolesa v karoserijo. Posneto iz informativnega filma

Montaža prvega avtomobila SHEL je bila končana aprila 1932. Bila je približno 6 m dolga konstrukcija s premerom 80 cm. Na sprednjem delu avtomobila je bil predviden stožčasti obroč. Avtomobil je bil, kot je predvideno v projektu, opremljen z dvema kroglastima kolesoma, v delu glave in repa. Premer koles je presegel 1 m. Znatno so štrleli iz karoserije in so lahko ustvarili opazen žiroskopski učinek, ki je držal avto v želenem položaju. Elektrarna v obliki dveh trifaznih elektromotorjev je bila nameščena znotraj koles. Avtomobili so imeli dokaj veliko prosto prostornino, ki bi jo lahko uporabili za prevoz testnega tovora ali celo potnikov. Prav tako je imel avto okna in majhna vrata za dostop do notranjosti trupa. Za prenos električne energije je avto dobil podstavni voziček, pritrjen na kontaktni vod in povezan s streho s kablom in kablom.

Do jeseni so izdelali še štiri vagone, zaradi česar je po poskusnem tiru vozil že cel vlak. Konstrukcija dodatnih avtomobilov je omogočila ne le preizkušanje same izvedljivosti izuma, temveč tudi odpravo nekaterih vprašanj, povezanih z interakcijo več enot tirnih vozil na progi.

Razpoložljivi motorji so poskusnemu vlaku omogočili, da je dosegel hitrost do 70 km / h. Zasnova sferičnih koles in druge značilnosti novega transporta so zagotavljale stabilno obnašanje ne glede na hitrost gibanja in značilnosti proge. Vlak z žogo je samozavestno prehajal zavoje, se rahlo nagibal v pravo smer, a ni kazal želje po prevrnitvi. Žiroskopski učinek, ki ga je N. G. Yarmolchuk, pripeljal do pričakovanih rezultatov.

Do poletja 1933 se je ekipa strokovnjakov BOSST ukvarjala z različnimi preizkusi obetavnega transportnega sistema v zmanjšani različici. Hkrati je potekal razvoj zasnove vlaka in študij optimalnih možnosti tira. Zlasti so se inženirji morali ugajati nad zasnovo puščice za pot žleba. Dejansko delovanje SHELT brez kretnic in druge posebne tirne opreme ni bilo mogoče, njihovo ustvarjanje pa je bilo povezano z določenimi težavami.

Prve testne vožnje je opravil izkušen vlak brez obremenitve. Kasneje, ko je bila zanesljivost sistema ugotovljena in potrjena, so se začela potovanja s tovorom, tudi s potniki. Dimenzije avtomobilov so omogočale prevoz dveh oseb, vendar so morale biti v ležečem položaju, za kar so bile vzmetnice nameščene v improviziranih kabinah. Med testi je D. Lipnitskiy, novinar publikacije Znanie je Sila, obiskal testno mesto in bil odpeljan na poskusni vlak SHEL. Kasneje je zapisal, da se je med pripravami na potovanje bal morebitne nesreče. Vlak bi se lahko prevrnil, odletel s pladnja itd. Kljub temu se je prototipni avtomobil nežno in tiho odpeljal in brez težav zapeljal po progi in tudi brez »tradicionalnega« železniškega ropotanja koles. Na zakrivljenih odsekih proge se je vlak nagibal in ohranjal ravnotežje.

Telo izkušenega vlaka z žogo brez zadnje stene. Vidno je kolo in njegovo vzmetenje. Posneto iz informativnega filma

Preizkusi prototipa vlaka so se začeli jeseni 1932, zato so strokovnjaki med testnimi vožnjami naleteli na nekaj težav. Delo vlaka SHEL sta na lesenem tiru ovirala sneg in led. Pred pričetkom testnih voženj jih je bilo treba očistiti, saj prvotno podvozje vlaka ni kos takšnim nepravilnostim, še posebej med hitrim prometom. V fazi testiranja je tak problem veljal za neizogibno zlo in se z njim sprijaznil, kasneje pa je postal eden od dejavnikov, ki je vplival na usodo celotnega projekta.

Po opravljenih preverjanjih sta bila projektna dokumentacija in poročilo o testiranju predana posebnemu strokovnemu svetu, ki naj bi odločal o nadaljnji usodi sistema SHELT. Skupina strokovnjakov pod vodstvom S. A. Chaplygin je pregledal dokumentacijo in prišel do pozitivnih zaključkov. Po mnenju strokovnjakov projekt ni imel resnih težav, ki bi motile njegovo polnopravno uporabo, priporočali pa so tudi začetek gradnje polnopravnih poti za žogo-električni transport.

Do poletja 1933 N. G. Yarmolchuk in njegovi sodelavci so razvili dve različici polnopravnih vlakov SHEL v dveh dimenzijah, t.i. normalno in povprečno. "Povprečen" vlak je bil namenjen končnim preizkusom, vozil pa bi ga lahko tudi na pravih tirih. V tej konfiguraciji so bili avtomobili opremljeni s kroglastimi kolesi s premerom 2 m in so lahko prevažali do 82 potniških sedežev. Projektna hitrost takšnega transporta je dosegla 180 km / h. Predpostavljalo se je, da bodo avtomobili srednje velikosti združeni v vlake po tri in bodo v tej obliki prevažali potnike na primestnih linijah.

Vsi zgodnji načrti naj bi bili v celoti izvedeni v "normalni" kočiji. V tem primeru bi moral obetavni transport dobiti kolesa s premerom 3,7 m in karoserijo ustreznih dimenzij. Oblikovna hitrost gibanja je dosegla 300 km / h, znotraj trupa pa je bilo mogoče urediti vsaj 100-110 sedežev. Zaradi velike hitrosti gibanja je moral biti tak vlak opremljen ne le z mehanskimi, ampak tudi z aerodinamičnimi zavorami. Slednji so bili niz ravnin na površini telesa, raztegnjenih čez dohodni zračni tok. Po nekaterih izračunih BOSST bi lahko imela proga z vagoni ali vlaki običajne velikosti ogromno zmogljivost: obetavni vlaki bi lahko v samo nekaj dneh prepeljali prebivalstvo celotnega mesta. V tem primeru je bila zagotovljena pomembna premoč nad obstoječim železniškim prometom.

Po zaključku dela sveta, ki ga je vodil Chaplygin, je Svet ljudskih komisarjev 13. avgusta 1933 odločil o nadaljnji usodi projekta SHELT. Ljudskemu komisariatu za železnice je bilo naročeno, da zgradi prvo polnopravno tračnico za poskusno obratovanje. Nova pot bi se lahko pojavila v smeri Moskva-Noginsk ali Moskva-Zvenigorod. Po analizi obstoječega stanja in obstoječih načrtov je bilo odločeno, da se zgradi avtocesta do Noginska. Takrat se je začela gradnja nove industrijske cone vzhodno od Moskve. Domnevalo se je, da bi lahko v tej smeri potniški promet dosegel 5 milijonov ljudi na leto, zato se je pojavila potreba po novem prometu z ustreznimi kazalniki. Na zahtevo Sveta ljudskih komisarjev bi morala biti gradnja nove trase končana do jeseni 1934.

Fotografija iz domačega tiska. Prototipni vlak prevaža potnika. Fotografija Termotex.rf

V Izmailovem naj bi začeli prvi polnopravni koritni tir, da bi delavci lahko prišli do postaje s tramvajem ali podzemno železnico, nato pa presedli na vlak SHEL in odšli v službo. Hitri prostorni prevoz bi lahko bistveno spremenil logistiko Moskve in moskovske regije ter izboljšal njene glavne parametre. V pričakovanju novega transporta z edinstvenimi kazalniki je domači tisk znova začel hvaliti izvirni projekt N. G. Yarmolchuk.

Vendar se pričakovanja medijev in državljanov niso uresničila. Konec leta 1934 nova postaja potnikom ni odprla vrat, novi električni kroglični vlaki pa jih niso odpeljali na delo. Poleg tega niso niti začeli graditi avtoceste in postaje. Pred začetkom gradnje avtoceste in povezane infrastrukture so strokovnjaki znova preverili obetavni projekt in prišli do zaključkov, ki so privedli do njegove zavrnitve.

Oblikovna hitrost in zmogljivost vagonov ter druge prednosti novega transporta so bile videti privlačne, vendar je imel v predlagani obliki veliko pomanjkljivosti. Najprej je šlo za kompleksnost zasnove tako vlaka SHEL samega kot tudi poti zanj. Na primer, uporaba armiranega betonskega pladnja je omogočila znižanje stroškov kovine, vendar je zapletla gradnjo in zahtevala namestitev dodatnih proizvodnih zmogljivosti. Ustrezna prizadevanja in stroške je zahtevala tudi serijska gradnja novih vlakov.

Tudi analiza predlaganih projektov električnega krogličnega vlaka je pripeljala do pesimističnega zaključka. Raven tehnologije, ki je obstajala v tistem času, ni omogočala izdelave zahtevanega vozila s sprejemljivimi lastnostmi. Na primer, vir gumijastega premaza sferičnih koles pri vožnji po betonu je povzročil velika vprašanja. V pogojih pomanjkanja gume bi takšen odtenek projekta lahko imel resne negativne posledice. Poleg tega je moral biti velik in težak vlak SHEL opremljen z motorji ustrezne moči in drugo posebno opremo, ki je bodisi ni bilo bodisi je bila predraga.

Tudi z uspešno izgradnjo koritnega tira in krogelnih vlakov zanj bi bilo njegovo delovanje povezano s številnimi resnimi težavami. Na primer, med testiranjem prototipa vlaka pozimi so morali strokovnjaki BOTTS redno čistiti leseni tir pred snegom in ledom. Takšni onesnaževalci so motili normalen potek vlaka, pri visokih hitrostih pa bi lahko pripeljali celo do razbitine. Verjetno so se strokovnjaki v tem kontekstu spomnili na strmoglavljenje letalskega avtomobila Abakovskega leta 1921. Nato je hitri avtomobil zaradi slabe kakovosti železniškega tira zletel iz tirnic, kar je povzročilo smrt več potnikov. Zračni avtomobil se je gibal s hitrostjo okoli 80 km/h, Yarmolchukov projekt pa je predvideval večkrat višje hitrosti in posledično je bil vlak izpostavljen še večjemu tveganju.

Članek iz revije Modern Mechanix, februar 1934. Fotografija Wikimedia Commons

Poleg tehničnih težav so bile tudi ekonomske. Projekt izgradnje ene avtoceste v dolžini približno 50 km se je izkazal za predrag, njegove možnosti pa so postale predmet polemik. Zaradi prednosti pred obstoječim prevozom se vlak SHEL ni zdel izvedljiv. Nekateri prihranki pri potovalnem času ali možnost prevoza nekoliko več potnikov niso mogli upravičiti izjemno visokih stroškov.

Kombinacija tehničnih, tehnoloških, operativnih in ekonomskih značilnosti in težav je privedla do zaprtja projekta, ki je nekaj mesecev prej veljal za ne le obetavnega, temveč tudi za korenito spremembo videza prevoza. Gradnja prve avtoceste Moskva-Noginsk je bila prekinjena kmalu po začetku, najkasneje v prvih tednih leta 1934. Zaradi tega so zaposleni v podjetjih nove industrijske cone v prihodnosti uporabljali le obstoječe načine prevoza, kar pa ni preprečilo izvajanja načrtov za industrializacijo moskovske regije.

Po sprejetju odločitve o opustitvi gradnje steze za električne krogle je tisk prenehal objavljati navdušene članke. Sčasoma je bil nekoč obetaven projekt pozabljen. Eksperimentalni tir pri postaji Severyanin je bil kmalu razstavljen kot nepotreben. Edini poskusni vlak petih vagonov je bil verjetno ukinjen kmalu po zaključku projekta. Ni mogoče izključiti, da je bil nekaj časa shranjen v eni od organizacij, povezanih s projektom SHELT, vendar o tem ni natančnih podatkov. Znano je le, da po letu 1934 poskusni avtomobili niso bili nikjer omenjeni.

Avtor projekta krogelno-električnega transporta, N. G. Yarmolchuk je kljub neuspehu še naprej delal na obetavnih načinih prevoza in njihovih posameznih komponentah. Nekateri od njegovih razvojev so bili kasneje celo uporabljeni na serijskih vozilih različnih razredov.

Kolikor vemo, Yarmolchuk ni prenehal delati na transportu SHEL, vendar je ves nadaljnji razvoj na tem področju izvajal na lastno pobudo. Zadnje omembe tega projekta segajo v zgodnja sedemdeseta leta. V tem obdobju je oblikovalec znova poskušal ponuditi svoj razvoj vodstvu države in celo poskušal dobiti sestanek z A. N. Kosygin. Občinstvo je bilo zavrnjeno. N. G. Yarmolchuk je umrl leta 1978 in po tem so se vsa dela na krogličnem električnem transportu ustavila. Več kot štiri desetletja po odločitvi o ustavitvi gradnje je projekt razvijal le en projektant. Po njegovi smrti nihče ni hotel nadaljevati projekta, ki je nekoč veljal za revolucijo v prometu.