книги из ГПНТБ / Демидов, В. Е. Магистрали пяти измерений

В конце концов она становится равной нулю. Тут уже никакое увеличение веса не поможет: тонкая прослойка воздуха, как самое лучшее смазочное масло, отделяет колесо от головки рельса. Какова эта скорость? Разные авторы дают разные циф­ ры: 320, 340, 400 километров в час. Однако и этих-то скоростей не удастся достичь: ведь прежде чем сцепление колес упадет до нуля, оно уменьшится до такой величины, что сопротивле­ ние воздуха станет для поезда неодолимой преградой.

Может быть, спасет положение реактивный двигатель? Ему не нужен привод к колесам, не требуется сцепление с рельса­ ми. Да и тяга его во много раз больше, чем у самых мощных электродвигателей, о которых только мечтают железнодорож­ ники. Что ж, опыты по применению реактивной тяш ведутся и в нашей стране, и за рубежом. Но опять-таки, находится про­ блема, о которую спотыкается даже этот могучий мотор.

Эта проблема — шум. Железная дорога проходит через го­ рода, поселки, вдоль нее выстроились в небольшом отдалении тысячи деревень. Рев авиадвигателей заставляет устраивать аэродромы вдали от городов. Почему же железная дорога должна стать каким-то исключением? Нет, реактивный двига­ тель, как бы ни был он хорош и заманчив, не должен стать причиной бессонницы тысяч людей.

Итак, железные дороги остановятся где-то на 300 километ­ рах в час? Пожалуй... Но прогресс человечества не остановит­ ся, и им придется или отойти на второй план, или сделать ка­ чественный скачок и принять на вооружение идеи, гарантиру­ ющие дальнейший рост скорости.

Одно время большие надежды возлагались на манорельсовые дороги, где вагоны на колесах — металлических или ре­ зиновых— шли бы по рельсу, поднятому высоко над землей. Различные авторы по-разному оценивают рентабельность та­ кой дороги, однако решающее слово здесь принадлежит прак­ тике. К сожалению, она высказывается не в пользу такого монорельса: за более чем сто лет, прошедших со времени пу­ ска первой однорельсовой дороги, их построено во всем мире лишь около тридцати — общей длиной порядка 70 километров. Эти линии строятся сейчас крайне редко, главным образом для больших международных выставок, где они возят .посетителей, для связи городов с близлежащими зонами отдыха или с аэро­ портами,— все это при условии весьма значительного потока пассажиров. Но и в этом случае стоимость проезда по ним ока­ зывается довольно высокой. Так, на одной из последних маги­ стралей— японской «Токио — аэропорт Ханэда»— цена биле­ та в шесть раз выше, чем на метро.

Невелика и скорость, обычно она лежит в пределах 80—• 100 километров в час, и лишь вагоны английской дороги МЭД рассчитаны на 240—320 километров. Впрочем, еще не ясно, удается ли достичь этой скорости: испытания прошли удачно

пока что при .160 километрах в час. Так что даже в случае пол­ ного успеха новая дорога не будет иметь преимуществ в ско­ рости.

еще Циолковский. В книге «Сопротивление воздуха и скорый поезд», изданной в 1927 году в Калуге, он писал: «Трение по­ езда почти уничтожается избытком давления воздуха между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорож­ ным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путем. Она невелика, между тем как подъемная сила поезда может быть громадной... Не нужно, конечно, колес и смазки. Тяга поддерживается задним давлением вырывающегося из отверстия вагона воздуха...»

Идеи Циолковского на сорок лет опередили время. Лишь в конце 60-х годов в различных странах стали создаваться первые конструкции «летающих поездов». Эксперименты сей­ час идут во Франции, Англии, ФРГ, США, Японии. Инженеры стараются оптимальнейшим образом разрешить две главные проблемы бесколесных составов: каким должен быть путь и каким должен быть двигатель?

Циолковский предлагал путь в виде полукруглого лотка, в котором лежит сигарообразный вагон. Эта форма, в теорети­ ческом отношении безупречная, на практике оказывается не­ удобной. В лотке будут скапливаться снег и грязь, а кроме то­ го, возникают трудности при прохождении кривых.

Английские исследователи поменяли местами выпуклость и вогнутость: в вагоне сделали вырез, и этим вырезом он осед­ лал прямоугольную балку. Французские инженеры дошли еще дальше: путь их поезда «Аэротрэн» напоминает перевернутую букву Т. Плоское «дно» — опора для воздушной подушки, вер­ тикальная «палочка» — очень удобная направляющая. Балка прочна и легка, на нее идет гораздо меньше материалов, чем на балку английской системы. По утверждению французов, проложить путь для «Аэротрэна» стоит вдвое дешевле, чем же­ лезнодорожное полотно. Балку кладут на столбы высотой 5— 6 метров. При этом отпадает множество трудностей, связан­ ных с пересечением автострад, железных дорог, мелких речек и ручьев. Дорогу для «Аэротрэна» можно проложить даже по улицам городов и поселков.

Испытания поезда прошли с большим успехом, балка-путь показала себя с самой лучшей стороны, и английские конструк­ торы фирмы «Ховеркрафт», создающие свой «подушечный» поезд, решили отказаться от первоначального замысла и вос­ пользоваться балкой французских соперников.

Надо сказать, что вообще французы очень далеко продви­ нулись в своих работах. Они начали проектировать «Аэротрэн» в 1965 году. Четыре года продолжались эксперименты на модели в половину натуральной величины. Вагон ходил по замкнутому кольцу длиной около 7 километров. Сначала в ка­ честве двигателей использовались пропеллеры, потом — авиа­ ционные реактивные двигатели. В 1967 году на одном из заез­ дов он показал рекордную скорость — 442 километра в час. Интересно, что во время движения воздушная подушка под­ держивается автоматически, за счет скорости полета, и венти­ ляторы, создающие подушку на стоянке, можно отключить. Конструкторы полагают, что «Аэротрэн» достигнет и 800-кило­ метрового рубежа.

Результаты испытаний оказались настолько обнадежива­ ющими, что, не дожидаясь окончания экспериментов, француз­ ское министерство коммуникаций начало строить первую в мире магистральную дорогу для поездов на воздушной подуаіке. Она пройдет между Парижем и Орлеаном. По ней будут пущены вагоны, рассчитанные на 80 пассажиров. Они покро­ ют ПО километров, разделяющие эти города, меньше чем за полчаса. В городской черте поезд будет ехать с малой скоро­ стью на автомобильных колесах, которые потом, когда вклю­ чат вентиляторы воздушной подушки, будут убраны наподо­ бие шасси самолета. Движение на колесах сделает «Аэротрэн» достаточно тихим и приемлемым для городских улиц. Строит­ ся дорога довольно быстро для экспериментальной трассы — 2 километра в месяц.

Дорогу другой конструкции сооружают в Лионе. Ее ав­ тор— профессор Барталоне, работающий в Лионском универ­ ситете. В поезде УРБА, создаваемом по его проекту, вентиля­ торы не нагнетают воздух под днище вагона, а, наоборот, вы­ качивают его из полой балки, в которую введена опорная пластина, соединенная с крышей вагона стойками. Воздух, проходя в щель между пластиной и балкой, приподнимает ва­ гон, и он висит на слое «воздушной смазш». Таким образом, поезд УРБА не опирается на .балку, а подвешен к ней. Профес­ сор Барталоне считает, что шум, создаваемый его поездом, не превысит шума автобуса, а затраты на строительство будут вдвое ниже, чем при сооружении метрополитена при той же •провозной способности.

Так это или нет — покажет время.

Что же касается двигателей, то они продолжают оставаться самой уязвимой деталью всех этих поездов. «Аэротрэн» в су­ ществующем варианте снабжен реактивными двигателями. Ко­ нечно, это наиболее напрашивающееся решение для экипажа, лишенного колес. Но что делать с шумом? Он может стать серьезным препятствием в рашространенни таких дорог. Преимущество железной дороги в том, что она доставляет пас-

мы, о которой шла речь. В них впервые удалось «включить з работу» в качестве элементарных магнитиков все атомы ме­ талла, из которого отлит этот магнит-богатырь.

Соперничая с авиацией...

Но приверженцы колес не сдаются. «Возможности этого древнейшего изобретения еще не исчерпаны!» — утверждают они. Наверное, нужно очень верить в возможности техники, чтобы сейчас, когда всюду проектируют бесколеоные, летаю­ щие вагоны, отстаивать идею поезда, где колеса и путь поме­ нялись местами.

Итак, представьте уходящие вдаль два ряда высоких стол­ бов. На каждом—колесо. Внезапно они начинают вращаться. Все быстрее, быстрее, — и вдруг откуда-то из-за горизонта вы­ скакивает и с .невероятной быстротой мелькает мимо длинный, метров в двести, вагон. Он проносится, гремя реактивными двигателями, прошло не больше пяти секунд, мы еще даже не успели сообразить, что случилось, а он уже далеко, едва виден, и колеса на столбах крутятся все медленнее, медленнее, мед­ леннее...

Так будет выглядеть сверхскоростной поезд, развивающий больше 1000 километров в час. Его разрабатывает сотрудник Токийского университета профессор Фукуда. Вагон будет за­ бирать сразу тысячу пассажиров, — столько, сколько сегодня берет 12-вагонный состав. Вдоль вагона, напоминающего фю­ зеляж самолета, только без крыльев, прикреплены длинные тонкие «плавники». Ими вагон опирается на колеса, стоящие вдоль всего пути на столбах. Перед приближением поезда они раскручиваются электромоторами, чтобы свести трение между «плавниками» и колесами до минимума. В черте города, где самолетные двигатели включать нельзя, поезд-вагон движет­ ся, подталкиваемый колесами. Скорость невелика, каких-ни­ будь 200 километров в час, да больше и не нужно. Зато, вы­ рвавшись на простор, он быстро развивает максимальную ско­ рость. Теперь колеса нужны ему только в качестве опоры.

Небольшая модель такого вагона длиной около 7 метров, оснащенная ракетным двигателем, развила на 250-метровом испытательном отрезке пути скорость в 1140 километров в час. Для любого поезда самое важное — уметь преодолевать подъ­ емы и повороты. Испытания проходили по всей строгости: на трассе, состоящей из подъема, спуска и закругления. Расчеты ученого подтвердились, система управления надежно держала поезд «в узде», не давала ему сойти с колес.

Однако и это еще не предел скорости. Изобретатели хотят всерьез спорить со сверхзвуковой авиацией.

Для этого они предлагают спрятать поезд в трубу и подве­ сить его там на магнитной подвеске. В опытах на моделях удалось достичь скорости 2300 километров в час. А макси­ мальная скорость, на которую рассчитывают свой .поезд авто­ ры.проекта, достигает 3200 километров в час.

Такие суперскоростные вагоны окажутся выгодными лишь на расстояниях во многие сотни и тысячи километров. Но же­ лезная дорога в еще большей мере важна для коротких рас­ стояний: от полутора до ста километров. С метрополитеном и электричкой не может сравниться по провозной способности ни один транспорт. Линия пригородной железной дороги пере­ возит столько же пассажиров, сколько автострада с 7 полоса­ ми движения. Средняя скорость безрельсового наземного тран­ спорта в городах немногим отличается от скорости конных ом­ нибусов конца прошлого века. Метро дает чуть больше 40 ки­ лометров в час (максимальная скорость поезда на перегоне, конечно, больше — около 100 километров, но здесь имеется в виду средняя скорость: от того момента, как вы ступили на

поездка с одного конца на другой даже на метро выливается как минимум в полуторачасовое путешествие: добраться до станции, спуститься, проехать, подняться, дойти до нужного дома... Сверхскоростная дорога нужна городу ничуть не мень­ ше, чем междугородному сообщению.

100 километров в час!

Эта скорость кажется ничтожной в сравнении с теми ты­ сячами километров, о которых мы только что говорили. Но для городского транспорта она — предел мечтаний. Ведь речь, идет не о максимальной скорости, а о средней. С учетом мно­ гочисленных остановок (для удобства пассажиров они долж­ ны располагаться в 2—3 километрах друг от друга) макси­ мальная скорость получается никак не меньше 250 километров в час. С каким же ускорением должен трогаться поезд со станции и как резко тормозить, чтобы добиться высокой ско­ рости при такой частоте остановок! Нас возмущает, когда неумелый водитель автобуса резко дергает с места — а ведь его «резкость» и в сравнение даже не пойдет со стремительным рывком нужного нам поезда. Выходит, скорость подземной железной дороги так навсегда и застынет на цифре «40»?

Да — если придерживаться традиционных двигателей. Нет — если попытаться использовать новые источники энер­ гии, например гравитацию, силу земного притяжения. Проек­ ты такого рода выдвигались неоднократно, но каждый раз оказывалось, что изобретатель не учел какой-то существенной детали.

Классическая схема гравитационной дорога такова. На на­ чальном— наклонном — участке поезд разгоняется под дейст­ вием силы тяжести, потом идет по ровному отрезку, а подходя к следующей станции, взбирается на подъем и тормозится опять-таки силой земного притяжения. Так работала бы до­ рога, не будь трения и сопротивления воздуха. Но они сущест­ вуют— и сил гравитации оказывается недостаточно, чтобы со­ став добрался до следующей станции. Поэтому волей-неволей авторам проектов приходилось вводить какие-то вспомогатель­ ные двигатели, — а это сразу уже убивало прелестную изящ­ ность идеи: никаких моторов, кромь гравитации!.. Поезд полу­

торую при умении можно неплохо использовать. Мысль о со­ здании пневматических дорог также весьма не нова. Одна из них демонстрировалась в 1909 году на Всемирной выставке в Чикаго. Вагоны, вмещавшие 10 человек, пролетали дистанцию чуть больше полукилометра за минуту. Чтобы привести вагон в движение, из тоннеля перед ним выкачивали воздух, и ат­ мосферное давление принималось за дело. Что, если соеди­ нить вместе гравитационный и пневматический принципы?

Этой мыслью задался американский инженер Эдвард Лауренс. В 1969 году он получил патент на «пмевмогравитационный» поезд, развивающий скорость 260 километров в час при расстоянии между станциями от 400 метров до 16 километров. Несмотря на то, что ускорение при движении этого поезда громадно, пассажиры его практически не замечают. Почему? Потому что ускорение (и замедление) поезда происходит под действием силы тяжести, и лишь в незначительной степени — под действием атмосферного давления. Закройте глаза, когда вы катитесь на санках вниз по крутому откосу. Если бы не ветер в лицо, вы так и не смогли бы сказать, едете вы или стои­ те на месте. Скорость непрерывно нарастает, а вы этого не за­ мечаете. Если бы с таким ускорением — несколько метров в секунду! — рванула с места автомашина, вас с силой бы вда­ вило в спинку сиденья. А на санях — ни спинки, ни поручней, опереться не на что, — и все-таки никакая сила не стремится вас опрокинуть назад. То же самое и в поезде.

Как же будет выглядеть линия пневмогравитационной (или гравитационно-вакуумной) дороги? Предоставим слово изо­ бретателю:

«По концам туннеля, связывающего две станции, имеются затворы для входа и выхода поезда. Когда состав стоит на станции, он находится в атмосфере с нормальным давлением.

ного давления сзади он начинает двигаться и катится под ук­ лон. Затем затвор закрывается по команде из центрального пункта управления, и поезд идет, имея перед собой незначи­ тельный подпор воздуха. Ускорение его несколько снижается. Далее воздух перед ним начинает сжиматься, и когда давле­ ние впереди становится больше давления сзади, затвор на стан­ ции назначения открывается, поезд выталкивает воздух в ат­ мосферу, а сам под действием гравитации тормозится. Как только он входит на станцию, затвор позади него закрыва­ ется...»

Пассажир никогда не увидит, как выглядит поезд снаружи, так же как он не видит снаружи лифт. Платформы будут отде­ лены от тоннелей стенами, как это сделано в Ленинградском метрополитене.

Когда поезд движется в тоннеле, счетное устройство опре­ деляет разрежение воздуха перед составом. Если давление, слишком велико, лишний воздух откачивается, если мало — впускается дополнительный воздух. Таким образом, скорость сохраняется постоянной, вне зависимости от числа пасса­ жиров.

В заключение остается сказать, что для скорости 260 кило­ метров в час тоннель должен быть проложен на глубине оксіо 300 метров, что вполне соответствует возможностям строитель­ ной техники. При глубине заложения порядка 150 метров ско­ рость несколько снижается, но все равно остается весьма вы­ сокой: почти 200 километров в час.

Побежденное пространство

Одной из серьезных проблем века стал безудержный рост городов. Тихоходность транспорта мешает людям жить вдали от промышленных центров, на лоне природы. Автобус, автомо­ биль, электричка эффективны лишь на дальности в три-четыре десятка километров, а дальше уже начинается серьезное пу­ тешествие. Конечно, люди ездят регулярно и на большие рас­ стояния, потери времени при этом выливаются в чудовищные •цифры. К сожалению, пока еще нет транспорта, который мог бы с большой скоростью перевозить значительные количества пассажиров на дистанции порядка 50—300 километров.

Мне кажется, что «летающие поезда» в конце концов сде­ лают доступным -и близким этот плохо используемый пояс во­ круг больших городов. IT тогда люди зададут себе резонный вопрос: стоит ли жить непременно в городе, если даже с рас­ стояния в несколько сот километров до него можно добраться за тридцать-сорок минут?

Сейчас это представляется чем-то нереальным, но в конце «онцов на современных нам железных дорогах останутся толь­ ко грузовые поезда, да и то не со всякими грузами. А парал-