Именно рельсовое полотно оказалось препятствием для роста скоростей железнодорожных составов. При высоких скоростях возникают такие большие динамические воздействия колеса на рельс, что рельсовое полотно не выдерживает. Поэтому основная задача железнодорожного транспорта состояла в переходе на более тяжелые рельсы. Когда, например, более тяжелые рельсы были уложены на участке железной дороги между Москвой и Ленинградом, удалось резко увеличить скорость движения поездов и установить национальный рекорд скорости 200 км/ч.
Однако в перспективе и тяжелые рельсы не решают проблемы. Растут скорости, увеличиваются динамические воздействия колеса на рельсы, и даже более тяжелые рельсы становятся недостаточно прочными. Кроме того, при высоких скоростях начинается пробуксовка колеса относительно рельса. Система "колесо – рельс" теряет способность удовлетворительно передавать тяговое усилие.
В 1967 году в Японии были проведены исследования максимально возможной скорости для суперэкспресса, состоящего из 12 вагонов, который начал курсировать на линии Токайдо. Эта скорость составила 370 км/ч. Дальнейшее увеличение силы, приложенной к колесу, уже не дает увеличения скорости, так как она вызывает только скольжение колеса относительно рельса.
Возникла идея освободить колесо от передачи тягового усилия путем применения установленного на крыше поезда реактивного двигателя (рисунок 9.3.). В этом случае колеса выполняют роль катков, бегущих по рельсам.
Оценим перспективность такого поезда по критериям прогрессивности. Поезд предполагалось эксплуатировать при скоростях до 300 км/ч. Такая скорость на железной дороге – серьезных успех, и критерий скорости у такого поезда значительно лучше, чем у обычных железнодорожных поездов. Поезд с реактивным двигателем проектировался для существующих железных дорог. Поэтому с критерием экономичности у него, казалось бы, все обстоит благополучно, так как не нужны большие затраты на строительство новых дорог.
Однако по существующим железным дорогам ходят обычные пассажирские и грузовые поезда, скорость которых намного ниже. Несоответствие между скоростями реактивных поездов и скоростями остальных поездов приведет к тому, что один поезд новой конструкции выбьет из графика десятки других, которые будут вынуждены стоять ни разъездах в ожидании, пока он промчится. В результате по критерию экономичности реактивный поезд не проходит.
Оценивая такой поезд по критерию безопасности, следует иметь в виду возможный динамический удар, возникающий при встрече двух поездов, каждый из которых несется друг другу навстречу по двум близко расположенным рельсам со скоростью 300 км/ч. Возникает также много других проблем. Однако и одного критерия экономичности достаточно, чтобы отказать этому поезду в перспективности.
Оценка поезда с реактивным двигателем по критериям прогрессивности показывает, что он не является принципиально новым видом транспорта, как об этом в свое время много писали.
Величайшее изобретение человека – колесо – стало препятствием для дальнейшего роста скорости. Возникла идея отказаться от колеса и заменить его воздушной подушкой.
Монорельсовая дорога
Монорельсовая дорога в семействе железных дорог – особая: вагоны такой дороги движутся по одному рельсу (рисунок 9.4). "Моно" означает "один", "единственный". И этот один рельс не лежит на земле, а закреплен на высоких опорах. Вагоны как бы плывут над землей. А так как им не мешают пешеходы, автомобили, путь их не пересекает другая дорога, то они могут двигаться со значительно большей скоростью, чем по обычной до-
роге. Это высокоскоростная дорога, которой принадлежит будущее.
Первая монорельсовая дорога на столбах с конной тягой была построена в 1820 году в подмосковном селе Мечкове для перевозки леса. В России это событие осталось незамеченным, а год спустя в Англии на монорельсовый путь был выдан патент. Одна из первых пассажирских монорельсовых дорог появилась в Германии в 1901 году.
Современная монорельсовая дорога – это железобетонная или металлическая балка (рельс), поднятая на эстакаду, и подвижной состав (вагоны) на тележках с пневматическими шинами. Различают навесные дороги
(рисунок 9.5), где вагоны имеют нижнюю точку опоры и как бы сидят верхом на несущей балке, и подвесные системы
(рисунок 9.6), где вагоны подвешиваются к тележкам, опирающимся на балку. Каждый из названных типов дорог имеет свои преимущества и недостатки. Навесная дорога требует более сложной системы ходовых частей для обеспечения устойчивости вагонов. В плохих метеоусловиях монорельс (балка) покрывается льдом или снегом и система выходит из строя или требует
больших затрат по ее очистке. Но данная
дорога требует меньшую высоту опор эста-
кады (2-3 м) и, следовательно, меньшую
строительную стоимость. Для подвесных дорог требуются высокие опоры (4-5 м), но ходовые части вагонов значительно упрощаются.
Ввиду значительной стоимости и некоторых эксплуатационных неудобств (необходимость подъема пассажиров на эстакаду и спуска с неё, сложность обслуживания пути и подвижного состава) монорельсовые дороги пока не получили повсеместного применения.
Этот вид железной дороги исключительно подходит для современного города с его плотной застройкой, многолюдьем и транспортными пробками. В Японии в 1955 году была организована исследовательская группа, которая занялась созданием сверхзвукового экспресса для монорельсовой дороги.
Интересно, что возглавил группу профес-сор Кенойя Одзава – известный конструктор
самолетов. В 1970 году на точной копии тако-
го экспресса пробную поездку совершили по-
допытные животные. Они хорошо перенесли
путешествие. Япония пошла дальше других стран и в практических делах. В начале 70-х годов были построены монорельсовые дороги для пригородного и городского сообщений. Высокоскоростная 50-километровая монорельсовая дорога в 1987 году соединила г. Осака с аэропортом.
Задачу спроектировать высокоскоростной локомотив поставили перед конструкторским бюро Яковлева и Калининским (ныне Тверским) вагоностроительным заводом. Прежде чем отправлять «поезд-самолет» в производство, необходимо было проверить, как будет вести себя такой состав на существовавшем в то время железнодорожном полотне.
Для этого создали высокоскоростной вагон-лабораторию. Сначала планировали спроектировать специальный локомотив, однако в конце концов в качестве донора взяли головной вагон от самой что ни на есть обычной рижской электрички ЭР22. Как ускорить в общем-то медленную махину? Пошли по американскому пути, отдав предпочтение реактивным двигателям.
Придумывать новые установки для пусть перспективного, но далекого от готовности продукта было банально невыгодно. Поэтому над кабиной машинистов поставили два турбореактивных мотора от самолета Як-40. Оба агрегата весили около тонны. Это было недорогое и надежное решение, не требовавшее сколь-либо значительных затрат. Для испытаний подходили уже списанные самолетные двигатели, которые было опасно использовать в авиации, но для наземных испытаний — почему бы и нет?
Вторая проблема заключалась в том, что головной вагон от электрички плохо подходил для высокоскоростных испытаний из-за своей формы. Но и здесь было найдено простое решение. В ходе испытаний в аэродинамической трубе инженеры «продули» 15 моделей поезда, чтобы выяснить, как придать локомотиву наиболее обтекаемую форму. На основе полученных данных в МГУ разработали особые накладки. Ими прикрыли ходовую, головную и хвостовую части. Заостренный нос поезда — не более чем накладка, которая устанавливалась прямо перед кабиной. Машинист смотрел через два лобовых стекла — кабины и обтекателя.
Крышу над кабиной укрепили листом из жаропрочной стали. Это было необходимо, чтобы избежать перегрева поверхности во время работы реактивных двигателей. Салон начинили множеством измерительных приборов, которые должны были фиксировать поведение вагона во время скоростных испытаний. Доработанный пульт управления локомотивом напоминал авиационную установку. Без усовершенствования не остался ни один узел локомотива, ведь высокая скорость передвижения предъявляет совсем другие требования и к ходовой части, и к тормозам, и ко множеству других систем.
Почему установка реактивных двигателей вынуждает полностью переоборудовать существовавшие в то время инфраструктуру и локомотивы? В качестве одного из примеров, дающих ответ на этот вопрос, можно привести хотя бы колеса. Обычный двигатель вращает их, вынуждая таким образом отталкиваться от рельсов и перемещать состав. При реактивной тяге колеса и рельсы — всего лишь направляющие элементы, которые удерживают состав в пределах заданной траектории. Локомотив же отталкивается не от рельсов, а от воздушной среды.
Остановить мчащийся на всех парах вагон были призваны совершенно новые магнитно-рельсовые и дисковые тормоза. Погасить боковые колебания, которые характерны для любого поезда, рассчитывали благодаря газовой струе от реактивных двигателей — она должна была успокоить колебания и удержать локомотив в рельсовой колее.
Наконец спустя три года подготовок настало время испытать реактивный вагон. Первые тесты проходили в 1971 году под Москвой, на участке Голутвин — Озеры. Результаты были хорошими, но не особенно впечатляющими. Из-за множества «кривых» участков железной дороги реактивный локомотив удалось разогнать лишь до 180 км/ч. Неплохо для того времени, но далеко до расчетных предельных 360 км/ч.
Дела пошли веселее на втором этапе испытаний, когда локомотив гоняли по прямому участку Приднепровской железной дороги. Там он показал рекордную для колеи шириной 1520 мм скорость — 250 км/ч. Это официально зафиксированный показатель, хотя очевидцы утверждают, что в ходе тестов удавалось разогнаться аж до 275 км/ч!
Казалось бы, все было здорово и шло к тому, чтобы запустить в СССР высокоскоростные пассажирские перевозки с помощью реактивных поездов. Инженеры были уверены, что в ближайшие несколько лет можно будет поставить на рельсы трехвагонные сверхскоростные составы. Однако мечты так и остались мечтами — советские локомотивы с турбореактивной тягой так и не пошли в широкое производство.
Существовавшие в то время железные дороги относились еще к старой системе, которую строили не пять и даже не десять лет назад. С учетом топографических условий проектировщики намечали соответствующие радиусы закругления, из-за которых скорость состава физически не могла превышать 80 км/ч. Для высокоскоростных поездов пришлось бы смягчать эти закругления или прокладывать новые пути. Первое решение недостаточно эффективно, второе — очень дорогое.
Еще одна проблема — дорожная инфраструктура вроде открытых станционных платформ. Представьте, что мимо такого объекта промчится поезд на скорости хотя бы 250 км/ч. Зевак просто-напросто сдует с перрона воздушной волной. Надо было продумать даже такие мелочи, как покрывающий пути гравий. Поднятые в воздух реактивной струей камни и песок могли натворить немало бед. Единственное решение — забетонировать все пути.
Пускать высокоскоростные поезда по существовавшим рельсам? Тогда придется постоянно разгоняться на пологих участках и тормозить на закруглениях, во время приближения к станциям и т. д. В итоге конечная средняя скорость грузовых и пассажирских перевозок существенно не возросла бы.
В начале 1970-х годов состояние советских железных дорог было таким, что они могли обеспечить предельную скорость передвижения на уровне 140 км/ч. Лишь на отдельных участках этот показатель при относительно небольших затратах можно было довести до 200 км/ч. Дальнейшее наращивание скоростей было сопряжено с гигантскими экономическими и трудозатратами.
Более того, под вопросом оказалось и предполагаемое удобство реактивных железнодорожных поездов по сравнению с самолетами. Аэропорты, как известно, в большинстве случаев значительно удалены от жилых зданий, что приводит к временным затратам на то, чтобы добраться до них. В случае с новыми локомотивами существовавшие в черте города вокзалы тоже не подошли бы — из-за высокого шума реактивных двигателей перроны надо было переносить подальше от жилых домов. То есть проектировщики снова приходили к тому, что пассажирам пришлось бы тратить немало времени на то, чтобы добраться до вокзала.
Последний гвоздь в крышку реактивного «гроба» забили начавшие появляться компактные электрические двигатели. В середине 1970-х вовсю тестировались рижские электрички ЭР200. Конечно, до 300 или даже до 250 км/ч они разогнаться не могли, но для электропоездов хватало и 200 км/ч. Этой скорости было достаточно для того времени, и к тому же исчезала необходимость в кардинальной перестройке железнодорожной инфраструктуры.
После почти пяти лет испытаний реактивный вагон стал никому не нужным и его вернули на завод. Здесь он ржавел до 1986 года, пока местные комсомольцы не задумали сделать из него модное заведение в виде кафе-видеосалона. Локомотив почистили, перекрасили в бело-голубые цвета (во время испытаний он был красно-белым), освободили от «лишнего» оборудования и даже успели устроить в нем бар и кинозал!
Правда, запала довести дело до конца не хватило. К тому же впереди замаячил «парад суверенитетов». Стало как-то не до вагона. Локомотив остался гнить на задворках завода, постепенно ветшал и в конце концов превратился в ржавое ведро без единого целого окна. По словам знакомых с ситуацией людей, на рубеже веков уникальную машину хотели перевезти в петербургский музей железнодорожной техники. Однако от былых скоростных характеристик вагона не осталось и следа — вместо 250 км/ч он мог двигаться не быстрее 25 км/ч. В общем, путешествие из Твери в Санкт-Петербург локомотив бы вряд ли выдержал. Лет восемь назад заводчане отрезали носовой обтекатель поезда, покрасили его и сделали элементом мемориальной стелы в честь 110-летия вагоностроительного предприятия.
Идея создать поезд на реактивной тяге пришла к советским конструкторам в конце 1960-х годов. В 1971 году был построен прототип локомотива, который был оборудован двумя турбореактивными двигателями. Опытный вагон использовался лишь для исследований, но некоторые всерьез полагали, что за такими поездами будущее.
Интерес к скоростным поездам в СССР был всегда. Еще в 1930-х годах на Коломенском заводе было создано несколько опытных поездов, которые с 4 вагонами смогли развить скорость 170 км/ч. В конце 1960-х конструкторам пришла идея разработать поезд, который бы отталкивался не от земли, а «от воздуха». Так родился проект скоростного вагона-лаборатории, получивший название «ВНИИВ-Скорость». В разработке принимали участие сотрудники ВНИИВ и Конструкторского бюро авиационной техники А.С. Яковлева. На Калининском вагонном заводе (сейчас ТВЗ) был создан один прототип. Проектная скорость составляла 250 км/ч, которой он и достиг во время испытаний. Это был не первый в мире реактивный вагон. Ранее, в 1966 году, американская компания New York Central испытала вагон под обозначением М-497, который имел два двигателя General Electric от самолета J-47.
Советский вагон-лаборатория предназначался прежде всего для исследовательских целей, поэтому в нем было установлено множество измерительных приборов. Локомотив должен был стать опытной платформой для проверки рельсов и колес при движении поезда на высоких скоростях. Такой состав предполагалось использовать на маршруте Москва - Ленинград.
На крышу поезда в его передней части были установлены спаренные турбореактивные двигатели от пассажирского самолета Як-40 общим весом около 1 т. Максимальная тяга составляла 3000 кгс. Были предложения оборудовать локомотив двигателями от истребителя МиГ-15, но от них отказались в пользу двигателей АИ-25 от Як-40 с более продолжительным сроком службы. В целях защиты от вырывающихся из двигателей горячих газов на крыше был предусмотрен экран из стали, выдерживающей высокие температуры. Для создания опытного вагона было решено использовать кузов головного вагона ЭР22-67, созданный на Рижском вагоностроительном заводе. На вагон навесили разработанные в МГУ обтекатели в головной и хвостовой частях и установили дополнительное оборудование, необходимое для работы двигателей. Длина вагона составила 28 м. Локомотив стал более обтекаемым, его модель ранее была испытана в аэродинамической трубе. Вагон-лаборатория имел двухосные тележки с пневматическими рессорами центрального подвешивания. Для торможения были применены дисковые тормоза с пневматическим и электропневматическим управлением. Улучшить сцепление колес с рельсами во время торможения были призваны песочницы. Для управления двигателями в кабине машиниста был установлен авиационный пульт. В кузове был предусмотрен дизель-генератор, от которого работали электродвигатель компрессора, осветительные приборы, электропечи. Локомотив вмещал 7,2 т керосина, полная масса вагона составляла около 60 т.
Вагон-лабораторию испытали в 1971 году на участке Голутвин - Озеры Московской железной дороги. Испытания прошли успешно. Вагон развил скорость 187 км/ч. Еще одно испытание было проведено в начале 1972 года на участке Новомосковск - Днепродзержинск Приднестровской железной дороги. Поезд достиг скорости 249 км/ч. Вагон-лаборатория мог бы развить и большую скорость, но железнодорожное полотно не было рассчитано на движение с такой скоростью. Несмотря на успешные испытания реактивного вагона, применение подобных поездов было нецелесообразно. Они расходовали много топлива, были шумными, поднимали пыль. С появлением электропоездов ЭР-200, способных развивать скорость 200 км/ч, вопрос об использовании поездов с реактивными двигателями отпал сам собой.
Долгое время вагон пылился на КВЗ у станции Дорошиха. В 1986 году из него решили сделать небольшой кинозал для просмотра фильмов, но идея так и не воплотилась в жизнь, хотя были проведены работы по отделке вагона. Он так и остался ржаветь. В 2008 году, когда Тверскому вагоностроительному заводу исполнилось 110 лет с момента основания, было решено установить стелу с головной частью вагона-лаборатории. Памятник сейчас находится на площади Конституции в Твери. Вагон окрашен в синий, белый и красный цвета, однако первоначально он имел желтый верх и красный низ.
В шестидесятых годах в нашей стране начались исследования по тематике перспективных высокоскоростных поездов. Предполагалось, что такая техника может оказаться полезной в деле пассажирских перевозок, позволяя сократить время пребывания в пути. Перспективные высокоскоростные поезда должны были курсировать между крупнейшими городами страны, за считанные часы доставляя пассажиров, например, из Москвы в Ленинград. Идея выглядела многообещающе, однако ее реализация была связана с рядом трудностей. Перед началом разработки новой техники требовалось провести соответствующие исследования.
Основные работы по программе перспективных высокоскоростных поездов проводились Калининским вагоностроительным заводом (г. Калинин, ныне Тверь). Кроме того, на определенных стадиях проекта к работам привлекались иные организации. Так, в разработке силовой установки участвовало авиационное ОКБ А.С. Яковлева, а аэродинамическими обтекателями занимались специалисты из ЦАГИ. В планах руководства промышленности было создание локомотивов и поездов, способных развивать скорость до 200 км/ч. В рамках этой программы требовалось изучить ряд важных вопросов.
Начать исследования предложили с особенностей взаимодействия колес поезда и рельсового пути при движении на высокой скорости. Для изучения проблемы было решено использовать специальный вагон-лабораторию, оснащенный массой различного измерительного оборудования. При этом на ранних стадиях разработки опытной машины возникла специфическая проблема: для полноценного изучения взаимодействия колеса и рельса требовалось исключить искажения, вносимые в эту систему ведущей колесной парой. Самым простым решением проблемы с отсутствием ведущих колесных пар было изготовление буксируемого вагона-лаборатории. Тем не менее, в то время в нашей стране не было локомотивов, способных разогнать опытный вагон до требуемых скоростей. Таким образом, требовалось построить совершенно новый вагон-лабораторию с нужными характеристиками.
Требования к опытной машине говорили, что она должна оснащаться колесными тележками без элементов трансмиссии, а для движения необходимо использовать какую-либо иную систему. По результатам обсуждений был сформирован общий облик экспериментальной машины. В испытаниях должен был участвовать вагон с колесными тележками, заимствованными у прицепных вагонов, и реактивными двигателями. Подобная силовая установка в теории могла разгонять вагон до требуемых скоростей, не передавая крутящий момент на колеса и не внося искажения в работу системы «колесо-рельс».
Экспериментальный проект т.н. аэровагона – самоходной железнодорожной машины, использующей авиационные двигатели – получил простое и понятное название: СВЛ («Скоростной вагон-лаборатория»). До момента прекращения работ название проекта не менялось.
Изначально предлагалось построить опытную машину на базе моторного вагона электропоезда ЭР2, внеся в его конструкцию серьезные изменения. В качестве силовой установки предлагалось использовать списанные военно-воздушными силами турбореактивные двигатели РД-45, снятые с истребителей МиГ-15. Такие двигатели считались устаревшими для использования в ВВС, а их ресурс подходил к концу. Несмотря на это выбранные двигатели были пригодны для использования в экспериментальном проекте. Тем не менее, первоначальный вариант аэровагона СВЛ оказался слишком сложным и дорогим в изготовлении, а кроме того имел недостаточные внутренние объемы для размещения всего необходимого оборудования. По этой причине был разработан другой вариант проекта.
В качестве основы для экспериментальной машины был выбран корпус и некоторые агрегаты моторного вагона типа ЭР22, строившегося для электропоезда ЭР22-67. Корпус предлагалось установить на колесных тележках с пневматическими рессорами центрального подвешивания, заимствованными у прицепного вагона типа ЭР22-09. В качестве новой силовой установки были выбраны турбореактивные двигатели АИ-25, заимствованные у самолета Як-40. К разработке силовой установки с авиационными двигателями было привлечено конструкторское бюро А.С. Яковлева, имевшее солидный опыт в таких делах.
В 1970 году корпус моторного вагона ЭР22, построенный на Рижском вагоностроительном заводе, отправили в Калинин. Специалисты КВЗ установили этот агрегат на новые колесные тележки, а также провели монтаж ряд других узлов, включая два турбореактивных двигателя. Двигатели были размещены в передней части корпуса над крышей и подняты на пилоне. Для защиты агрегатов аэровагона от повреждения реактивной струей крышу усилили жаропрочной сталью. С целью улучшения аэродинамических характеристик головную и хвостовую части вагона снабдили специальными обтекателями.
Примечательно, что обтекатели устанавливались без демонтажа собственных агрегатов вагона ЭР22, а монтировались поверх них. Таким образом, в кабине машиниста было сразу два комплекта лобовых стекол, разнесенные на определенное расстояние. Нижнюю часть бортов корпуса и агрегаты подвагонного пространства закрыли съемными фальшбортами. К проверке аэродинамических характеристик нового аэровагона привлекался ЦАГИ. Специалисты этой организации проверили в аэродинамической трубе 15 вариантов обтекателей и выбрали наиболее удачный.
Базовый моторный вагон имел длину 24,5 м, ширину 3,45 м и колесную базу 20,75 м. После установки всех новых агрегатов длина аэровагона достигла 28 м. За счет демонтажа ряда оборудования снаряженный вес вагона сократился с 66 то 59,4 т, включая 7,2 т топлива для реактивных двигателей. Базовый вагон оснащался двумя двухосными колесными тележками, связанными с силовой установкой. В конструкции машины СВЛ использовались иные тележки, не имеющие каких-либо приводов на колесные пары. Тележки оборудовались дисковыми тормозами с электропневматическими и пневматическими приводами. Предусматривались ящики для песка, предназначавшегося для улучшения сцепления с рельсами.
На крыше СВЛ, в передней ее части, имелся пилон характерной Т-образной формы, на котором крепились два турбореактивных двигателя АИ-25. Общая масса конструкции не превышала 1 т. Двигатели имели тягу по 1500 кгс и управлялись из кабины машиниста при помощи пульта авиационного образца. Для энергоснабжения различных бортовых систем вагон-лаборатория получил отдельный дизель-генератор.
Испытания аэровагона СВЛ стартовали в 1971 году. Первые тестовые рейсы проводились на базе Московской дороги, на линии Голутвин-Озеры. В ходе большого количества испытательных поездок «Скоростной вагон-лаборатория» постепенно повышал скорость движения. Во время первого этапа испытаний была достигнута максимальная скорость 187 км/ч. Дальнейшее увеличение скорости было невозможным из-за особенностей линии с большим количеством поворотов и недостаточно длинными прямолинейными участками.
В 1972 году «полигоном» для испытаний стала Приднепровская железная дорога, а именно линия Новомосковск-Днепродзержинск. Целью этих испытаний вновь стал сбор информации о поведении различных агрегатов. Как и ранее, скорость движения постоянно увеличивалась. СВЛ смог разогнаться до 249 км/ч. Экспериментальный аэровагон мог развивать и большие скорости, однако подобные испытания не проводились из-за состояния путей.
Собранные сведения позволили провести ряд важнейших расчетов. В частности, было установлено, что критическая скорость вагона СВЛ составляет 350 км/ч. Кроме того, на основании собранных данных были проведены эксперименты по изучению устойчивости движения высокоскоростных поездов. Для этого СВЛ оснастили новыми колесными парами, имевшими рабочий уклон поверхности катания 1:10 (ранее использовались колеса с уклоном 1:20), а также уменьшили сопротивление поворотам тележек. В результате таких доработок критическая скорость вагона снизилась до 155-160 км/ч. Эксперименты на доработанном аэровагоне подтвердили корректность существующих моделей и методик расчета ходовой части.
Сведения и опыт, полученные в ходе проекта СВЛ активно использовались в ряде новых проектов скоростной железнодорожной техники. Определенные наработки и методики конструирования применялись при разработке электропоезда ЭР200 и локомотива РТ200, рассчитанных на движение со скоростями до 200 км/ч. Сам проект «Скоростной вагон-лаборатория» был закрыт в 1975 году по причине выполнения всех возложенных задач. Специалисты испытали машину и собрали всю необходимую информацию. Дальнейшая ее эксплуатация представлялась нецелесообразной.
Единственный экспериментальный прототип СВЛ в 75-м отогнали на Калининский вагоностроительный завод, где он пробыл в течение нескольких следующих десятилетий. До середины восьмидесятых годов аэровагон стоял на одной из площадок предприятия без работы и обслуживания. Часть его агрегатов была демонтирована в интересах завода, часть – растащена нерадивыми сотрудниками. В середине восьмидесятых возникла идея переоборудовать ненужный экспериментальный вагон для нужд культуры и просвещения. Из СВЛ хотели сделать видеосалон. По имеющимся данным, вагон успел получить новую отделку салона и часть специального оборудования. Тем не менее, в силу определенных причин идея создания видеосалона так и не была доведена до логического конца.
Никому не нужный СВЛ простоял на заводе до конца двухтысячных годов. С конца девяностых рассматривался вопрос возможной передачи аэровагона железнодорожному музею г. Санкт-Петербурга. Передача так и не состоялась, поскольку перевозка обветшавшего вагона была связана с рядом специфических трудностей, с которыми никто не захотел разбираться.
В 2008 году бывший Калининский, а теперь Тверской вагоностроительный завод отмечал свое 110-летие. В честь праздника в Сквере вагоностроителей, расположенном неподалеку от завода, установили памятную стелу. Для ее изготовления от аэровагона СВЛ отделили и отреставрировали головную часть с кожухами реактивных двигателей. Остальные агрегаты были утилизированы. Памятник изображает реактивный вагон, выезжающий из тоннеля. Через несколько десятилетий после окончания испытаний все желающие получили возможность увидеть, пусть и не полностью, уникальную отечественную разработку.
По материалам сайтов:
http://railblog.ru/
http://popmech.ru/
http://lattrainz.com/
http://про-электропоезда.рф/
http://parovoz.com/
Технические решения, воплощающие в себе одновременно простоту и парадоксальность, необъяснимым образом будоражат воображение. Они будто бы дают долгожданный ответ на сидящие в нас с детства вопросы: «А что будет, если???» О том, что будет, если поставить на железнодорожный вагон реактивный двигатель, в теории мы уже знали, но так хотелось повстречаться со зримой памятью об этом эксперименте, что маленькая делегация« ПМ» отправилась в славный город Тверь
Америка, 1966 год Подвижную лабораторию М-497 создали на основе дизельной автомотрисы Budd RDC3. В качестве тяговой установки использовали двигатели от бомбардировщика Convair B-36D
Вагон-самолет Советский скоростной вагон-лаборатория (1970) был построен на основе вагона электропоезда ЭР22 и оснащен двигателями от Як-40
Быль и мечта Монумент в честь юбилея ТВЗ
Сегодня Тверской вагоностроительный завод (ТВЗ) — современное предприятие с большой чистой территорией, отремонтированными цехами и очень приветливыми сотрудниками. Главный конструктор предприятия Иван Сергеевич Ермишкин нашел время, чтобы побеседовать с редактором «ПМ» об одной из самых оригинальных машин в истории российских железных дорог.
Турбоэлектричка
«Эта история началась в конце 1960-х — начале 1970-х, когда перед Калининским вагоностроительным заводом была поставлена задача разработать поезд, который мог бы двигаться со скоростью около 200 км/ч, — в основном для эксплуатации на маршруте Москва — Ленинград, — рассказывает И.С. Ермишкин. — Но прежде чем приступать к проектированию локомотива и вагонов, требовалось изучить взаимодействие рельса и колеса на высокой скорости, а также найти базовые конструктивные решения, которые могли бы воплотиться в поездах будущего. Так появилась идея создания скоростного вагона-лаборатории (СВЛ)».
Для простоты и чистоты эксперимента решили отказаться от колеса как движителя и пойти более простым путем, который был подсказан зарубежным опытом (о нем чуть позже). По предложению авиационного КБ А.С. Яковлева на вагон установили пару турбореактивных двигателей АИ-25 от самолета Як-40 с тягой 1500 кгс каждый. Чтобы ускорить работы, в качестве основы для лаборатории использовали серийный головной вагон от электропоезда ЭР22 на пневматической рессорной подвеске. При этом его носовая часть подверглась доработке, и c помощью специальной накладки ей была придана обтекаемая форма. Двигатели поместили над кабиной машиниста, а для того чтобы предохранить крышу от воздействия раскаленных газов, поставили защиту в виде экрана из жаропрочной стали. В салонной части СВЛ была устроена лаборатория с измерительными приборами. В ходе испытаний, которые проводились в основном на прямом участке Приднепровской железной дороги в 1971—1975 годах, поезд показал рекордную для колеи 1520 мм скорость 249 км/ч (по другим данным — 274 км/ч).
Однако ценность экспериментов с СВЛ не сводилась к выяснению пределов скоростных возможностей вагона. По итогам испытаний НИИ, занимавшиеся разработкой ходовой части для подвижного состава скоростных поездов, получили богатейший экспериментальный материал. Эти данные были вскоре использованы при проектировании поездов «Русская тройка» (ТВЗ) и ЭР-200 (Рижский вагоностроительный завод). ЭР-200 до недавнего времени (февраль 2009 года) эксплуатировался на линии Москва — Санкт-Петербург.
Несбывшиеся надежды
Так был ли реактивный двигатель лишь временным решением для сугубо исследовательских целей или ему прочили иное будущее? «Да, СВЛ использовался исключительно как лаборатория, — объясняет И.С. Ермишкин, — однако многие в глубине души верили, что однажды локомотивы на реактивной тяге смогут эксплуатироваться при перевозке пассажиров и грузов. Как известно, от этой идеи в итоге было решено отказаться. Почему? Появились достаточно компактные электрические двигатели, и с их помощью поезда могли уже развивать скорости, вполне подходящие для нужд высокоскоростных магистралей (тот же ЭР-200). При этом надо учитывать, что применение реактивного двигателя на железной дороге создает серьезные инженерные проблемы, требующие перестройки всей путевой инфраструктуры. В частности, путь должен быть полностью забетонирован — использование балластного слоя из гравия исключено, так как реактивная струя будет поднимать камни и пыль в воздух, а это чревато неприятными последствиями. Второй недостаток — высокий уровень шума, создаваемый реактивным двигателем. Одно из преимуществ поезда перед самолетом заключается, как известно, в том, что он приходит на вокзал, находящийся в жилой зоне, а аэропорты стараются строить вдали от населенных пунктов. Но реактивные поезда пришлось бы также удалять от жилищ, то есть создавать для них новые пути и вокзалы, откуда до городов и поселков пришлось бы добираться на автотранспорте».
При этом никто не считает СВЛ тупиковой ветвью конструкторской мысли. Каждая экспериментальная машина, даже не принятая в эксплуатацию, оставляла что-то полезное «в наследство» будущим конструкциям, и испытания реактивного вагона были закономерным этапом на пути создания надежных и безопасных пассажирских поездов.
В августе 2007 года курсировавший между Москвой и Петербургом «Невский экспресс» сошел с рельсов на скорости 180 км/ч после подрыва пути на маршруте следования поезда. Около 400 м экспресс «пересчитывал шпалы», гася огромную кинетическую энергию, затем четыре вагона перевернулись. При этом во время движения вагоны сохраняли целостность, не разбились даже внутривагонные продольные стеклянные перегородки. И главное — никто не погиб. Вагоны для «Невского экспресса» были созданы в конце 1990-х на ТВЗ, и, как считают на заводе, относительно благополучный исход крушения — во многом заслуга тех, кто проектировал подвижной состав, а также тех, на чей опыт конструкторы опирались.
Американский предшественник
В середине 1960-х американские железные дороги стали приходить в упадок, не выдерживая конкуренции как со все более доступной по цене пассажирской авиацией, так и с автомобильным транспортом, который вольготно себя чувствовал на быстро развивающейся сети шоссе interstate (то есть соединяющей штаты). В этой ситуации один из крупнейших американских перевозчиков — железнодорожная компания New York Central — решился на эксперимент, который в случае успеха позволил бы выложить перед колеблющимся пассажиром новый козырь — скорость! Летом 1966 года руководство компании поставило перед своим техническим центром в Кливленде, штат Огайо, задачу построить передвижную лабораторию для исследования возможности организации высокоскоростного движения на линиях New York Central. Для разработки и подготовки проекта его руководителю Дону Ветцелю устанавливались поистине «сталинские» сроки: он должен был уложиться всего в 45 дней!
Ветцелю было явно не привыкать к экстриму — все-таки за спиной была служба в Корпусе морской пехоты США, где он сумел получить к тому же лицензию пилота. Однако, спустившись с небес на землю и придя после армии на работу в железнодорожную компанию, Дон стал одним из последних в Америке инженеров, кому пришлось обслуживать паровозы. Встреча с прошлым, как оказалось, сулила прорыв в будущее. Теперь, 16 лет спустя, Ветцелю предстояло встать за рычаги управления локомотива доселе неизведанного типа. Как и советские конструкторы из ТВЗ и КБ Яковлева четыре года спустя, американцы решили использовать для своих скоростных экспериментов энергию реактивной струи.
Черный жук
В качестве базы для лаборатории М-497 выбрали дизельную автомотрису (самоходный вагон) модели Budd RDC3. Эту отъездившую уже 13 лет машину позаимствовали у компании Eastern и отбуксировали в Кливленд. Там ей на крышу установили два спаренных турбореактивных двигателя J-47−19. Изначально их разрабатывали для усиления тяговооруженности межконтинентального стратегического бомбардировщика B-36. Cамый большой в истории самолет на поршневых двигателях (их было по три на каждом крыле) в модификации B-36D получал еще по два реактивных с обеих сторон, превращаясь в десятимоторного монстра.
К середине 1960-х это чудо уже уступило место турбореактивному B-52, зато моторы от General Electric с отчасти выработанным ресурсом пришлись крайне кстати. Первоначально Ветцель решил поставить их над хвостовой частью вагона, но впоследствии доверился женскому чувству прекрасного. За обедом супруга инженера нарисовала эскиз, на котором реактивные двигатели стояли прямо над кабиной машиниста, и убедила мужа, что так вагон будет выглядеть намного лучше.
Из мотрисы убрали все пассажирские сидения и устроили во внутреннем помещении лабораторию, включавшую в себя около пяти десятков приборов, замеряющих скорость, напряжение материалов, температуру и множество других параметров. При этом никаких специальных изменений в конструкцию вагона не вносилось — рама, оси, тележки были унаследованы от пассажирского прототипа. Для испытаний оставалось найти прямой рельсовый путь достаточной длины, и выбор пал на линию Батлер — Страйкер, соединяющую штаты Индиана и Огайо. Первый этап испытаний шел в течение недели, после чего 23 июля 1966 года Дон Ветцель в компании президента New York Central Альфреда Перлмана запустил реактивные двигатели и разогнал M-497 до скорости 295,81 км/ч. Этот абсолютный рекорд для железных дорог США не превзойден и по сей день.
Однако никакого серьезного продолжения опыты с вагоном M-497, прозванным из-за своего необычного вида и окраски «черным жуком», не имели. Было на практике доказано, что высокоскоростное движение по прямым участкам обычных рельсовых путей возможно, но если New York Central и получила от этого какие-то выгоды, то они, скорее всего, находились в сфере рекламы и PR. Впрочем, возрождения железнодорожных перевозок в США все равно не случилось.
На постаменте
В наши дни интерес к оригинальным техническим свершениям прошлого загорелся вновь, да и 110-летний юбилей Тверского вагоностроительного завода пришелся очень кстати. СВЛ задумали превратить в своеобразный памятник. Видимо, решив, что восстанавливать весь вагон целиком хлопотно и малоинтересно (не забудем, что в основе его — обычный вагон «электрички»), руководство завода постановило вставить внутрь монументальной каменной рамы лишь хорошо отреставрированный обтекаемый нос с реактивными двигателями. Теперь памятник можно увидеть в небольшом сквере напротив комплекса ТВЗ.
Американцы же со своим M-497 поступили со свойственной им рациональностью. После окончания испытаний реактивные двигатели были демонтированы и впоследствии использованы в установке для очистки путей от снега. Автомотрису вернули хозяевам, и она продолжала возить пассажиров до 1984 года. Дальнейшие следы вагона потерялись. Так что, как это ни парадоксально, именно в бурных волнах нашей истории вещественную память об уникальных экспериментах на железной дороге пусть в урезанном виде, но все-таки удалось сохранить.