Проект аэропоезда инженера С.С. Вальднера

В двадцатых и тридцатых годах инженеры и ученые всего мира работали над созданием перспективных транспортных средств. Поток грузов и пассажиров постоянно рос, из-за чего возникала необходимость в увеличении полезной нагрузки и скорости движения транспорта. Кроме того, все более актуальной становилась проблема разгрузки существующих железных и автомобильных дорог. В результате сразу в нескольких странах начались работы по ряду перспективных направлений. Предпринимались попытки создания скоростных железнодорожных систем с движителями авиационного типа (т.н. аэровагоны), монорельсового транспорта и т.д. В 1933 году советские конструкторы создали и построили прототип нового транспортного средства, в котором одновременно использовались и монорельс, и авиадвигатели.

Автором оригинальной идеи стал инженер-самоучка Севастьян Севастьянович Вальднер. В 1915 году его призвали в армию, где обучили управлять автомобилем и проводить все необходимые работы по обслуживанию техники. С. Вальднер проявлял большой интерес к различным механизмам и технике, что в итоге привело к появлению нескольких оригинальных проектов. Так, уже во второй половине десятых годов С. Вальднер принял участие в создании перспективной скоростной бронедрезины «Матваль» и нескольких других типов железнодорожной техники. В начале двадцатых годов конструктор продолжил свои изыскания по тематике скоростных машин, результатом которых стало создание прототипа аэровагона.

Журнал «Наши достижения» в 1933 году писал, что причиной создания новой проекта послужили сразу несколько инцидентов. Первый из них произошел во время испытаний дрезины «Матваль». В кабине машины в этот раз вместе с С. Вальднером находился Ф.Э. Дзержинский. Во время движения с высокой скоростью бронедрезина наехала на кирку, забытую кем-то на рельсах. Машина подпрыгнула, но вернулась на рельсы. Позже С. Вальднер едва не сбил ребенка, шедшего по железнодорожным путям, но все же успел вовремя затормозить. Наконец, 24 июля 1921 года по пути из Тулы в Москву сошел с рельсов аэровагон конструкции Валериана Абаковского. Семеро пассажиров из 22 погибли. Среди жертв крушения были автор проекта и партийный деятель Ф.А. Сергеев (товарищ Артем).

Эти случаи заставили С. Вальднера и его коллег задуматься о безопасности перспективных высокоскоростных железнодорожных транспортных средств. После длительных размышлений и обсуждений было решено отказаться от использования существующих железнодорожных путей. Эксплуатация скоростной техники на линиях, не предназначенных для нее, была связана с большими рисками. По этой причине строительство специальных путей только для скоростного транспорта выглядело вполне целесообразным. Постепенно сформировался и облик перспективного аэропоезда. Он должен был использовать монорельс и двигаться при помощи авиационного двигателя с воздушным винтом.

Предварительные исследования и расчеты производились до начала тридцатых годов. В 1931 году инженеры начали разработку полноценного проекта, по которому предполагалось строить опытные прототипы, а затем и серийные аэропоезда. Для проектирования перспективного транспорта в Центральном институте сооружений Наркомата путей сообщения (ЦИС НКПС) была организована специальная группа, позже получившая название «Бюро аэропоезда Вальднера». В течение нескольких следующих лет авторам проекта удалось провести массу разнообразных работ, которые в дальнейшем могли изменить систему грузовых и пассажирских перевозок Советского Союза.

Для обеспечения требуемой устойчивости даже на высоких скоростях С. Вальднер разработал особую конструкцию монорельса и ходовой части поезда, основанную на идее т.н. треугольника устойчивости. Новый транспорт должен был двигаться по монорельсу ферменной конструкции, поперечное сечение которой являлось равнобедренным треугольником. На верхней вершине этого треугольника имелся основной рельс, на который должен был опираться поезд. На нижних вершинах предлагалось крепить дополнительные опорные поверхности, предназначенные для стабилизации транспортного средства во время движения.

За удержание поезда на монорельсе отвечала ходовая тележка. В ее составе использовались бесчелюстные одноповодковые буксы. Примечательно, что подобные агрегаты начнут активно использоваться на железнодорожной технике только через несколько десятилетий. На случай поломки ходовой тележки в ее конструкции предусматривалась лыжа. В нижней части аэропоезда должны были находиться боковые бегунковые тележки. При помощи обрезиненных роликов эти агрегаты должны были брать на себя боковые нагрузки, возникающие при движении по кривым участкам пути. На имеющихся схемах видно, что три тележки (одна ходовая и две бегунковые) предлагалось закреплять на общей П-образной раме. Таким образом, с треугольным монорельсом должна была контактировать жесткая (за исключением упругих элементов подвески) конструкция, не склонная к деформациям или смещениям.

В состав аэропоезда конструкции С. Вальднера предлагалось включить две (или более) П-образные рамы с тележками. Они должны были подвижно соединяться с корпусом поезда. В верхней части предусматривался шарнир, в нижней – амортизаторы, уменьшающие отклонение корпуса от вертикали при движении по кривым участкам пути.

Для обеспечения оптимального расположения центра тяжести было предложено использовать корпус с пассажирской кабиной, разделенный на две части. Пассажиры или грузы должны были находиться в двух вытянутых гондолах обтекаемой формы, соединенных в верхней части двумя перемычками. Последние должны были иметь форму крыла и образовывать некоторую подъемную силу, снижая нагрузку на ходовую тележку. В крыльях-перемычках предлагалось разместить рамы ходовой части. При такой конструкции центр тяжести нового аэропоезда всегда находился значительно ниже ходовой тележки, но выше боковых рельсов бегунковых тележек. В сочетании с конструкцией ходовой части и ее амортизаторами подобная компоновка машины сулила высокую устойчивость и стабильное поведение на любых режимах движения.

По состоянию на начало тридцатых годов самым быстрым железнодорожным транспортом были т.н. аэровагоны – автомотрисы с авиационным двигателем и воздушным винтом. Подобная силовая установка, не взаимодействовавшая с колесами и рельсами, позволяла развивать уникально высокие скорости. К примеру, аэровагон Абаковского уже в начале двадцатых годов мог разгоняться до 140 км/ч. В проекте аэропоезда С. Вальднера было предложено использовать аналогичную силовую установку.

Из-за использования двух грузопассажирских гондол появилась идея оснастить аэропоезд двумя отдельными винтомоторными группами, расположенными в задней части корпуса. Мощность двигателей и тип винтов следовало определять в соответствии с иными характеристиками аэропоезда, в первую очередь на основе расчетной снаряженной массы и требуемой скорости движения. По этой причине аэропоезда различных типов должны были комплектоваться разными силовыми установками.

Высокие скорости движения предъявляли специфические требования к системам торможения. Традиционные тормоза с использованием прижимных колодок не могли обеспечить эффективное замедление поезда без значительного износа или даже серьезных повреждений собственной конструкции и колесных пар. По этой причине было решено использовать аэродинамические тормоза. В нужный момент предлагалось снижать тягу двигателя или вовсе останавливать его, а также выдвигать из корпуса специальные, как их тогда называл, шторки. Путем правильного и своевременного изменения тяги двигателя и использования воздушных тормозов можно было регулировать скорость поезда во время движения, а также с приемлемой эффективностью осуществлять его торможение.

На предварительных стадиях проекта рассматривались разные варианты аэропоездов, пригодных к использованию на практике. Предложенная концепция в теории позволяла строить поезда вместимостью до 250-300 пассажиров или нескольких десятков тонн грузов. К примеру, сохранилась схема компоновки пассажирской гондолы поезда с 80 местами для пассажиров. Такой агрегат должен был иметь длину 30,75 м и ширину около 1,8 м. Носовой отсек гондолы отдавался под кабину машиниста, хвостовой – под размещение двигателя и других необходимых агрегатов. При этом вся центральная секция корпуса была занята пассажирской кабиной. Для сокращения ширины гондолы предполагалось устанавливать пассажирские кресла в один ряд возле каждого борта. Также в гондоле предусматривались санитарно-бытовые помещения и т.д.

Вариант аэропоезда на 80 пассажирских мест прорабатывался С. Вальднером и его коллегами для использования на малозагруженных направлениях. Для линий с большим пассажиропотокам предполагалось строить более крупные аэропоезда с соответствующими характеристиками. Планировалось построить и вывести на линии поезд с 300 местами. При общей длине порядка 63 м такой поезд требовалось составлять из нескольких модулей-вагонов, соединенных друг с другом. Столь крупная и тяжелая машина нуждалась в двух двигателях мощностью по 530 л.с. Расчетная максимальная скорость доходила до 300 км/ч.

Расчетная высокая скорость движения сказалась не только на конструкции аэропоезда, но и на предлагаемой системе управления. Поскольку при движении со скоростью 250-300 км/ч не приходилось полагаться на знаки, установленные возле путей, было предложено использовать соответствующие приборы, определяющие местоположение поездов на линии и даже управляющих ими в автоматическом режиме. Таким образом, машинист мог бы следить за пультом в кабине и определять свое положение на маршруте, а также отслеживать передвижения других аэропоездов. В нужные моменты времени он должен был осуществлять разгон или торможение, причем эти процедуры могли бы выполняться и автоматикой. Также можно было создать систему дистанционного управления, при помощи которой поездами должен был управлять диспетчер.

Предложенный проект аэропоезда выглядел крайне смело и необычно, но при этом был весьма интересен с точки зрения организации массовых перевозок. Журнал «Наши достижения» писал, что аэропоезд С. Вальднера сможет значительно сократить время на поездку. Так, на путь из Москвы в Тулу должно было уходить около 50 минут, на поездку из Москвы в Ленинград – чуть более трех часов. Помимо сокращения времени в пути широкое внедрение аэропоездов, по расчетам, должно было иметь и другую положительную особенность. Авторы проекта посчитали, что перенос даже части пассажирских перевозок на отдельные линии с аэропоездами позволит высвободить железные дороги для товарных составов, повысив их пропускную способность по грузам на десятки процентов. Кроме того, рассматривалась возможность создания грузовых монорельсовых высокоскоростных поездов.

При всех своих преимуществах проект С. Вальднера и его коллег имел один серьезный недостаток – он существовал только на бумаге. Чтобы рассмотреть вопрос строительства первых монорельсовых линий, требовалось провести комплекс испытаний и определить реальные возможности предлагаемого транспорта. В начале тридцатых годов к этим работам были привлечены специалисты из нескольких научных организаций.

Высокая скорость движения предъявляла особые требования к аэродинамике перспективного монорельсового поезда. По этой причине вскоре после начала работ к проекту были привлечены специалисты ЦАГИ. Совместными усилиями сотрудникам ЦАГИ и ЦИС удалось сформировать общий облик корпуса, обладающий наилучшими характеристиками. На основе существующих материалов и технологий удалось обеспечить хорошие характеристики на скоростях порядка 200 км/ч. В дальнейшем планировалось разработать форму гондол и крыла для аэропоездов с более высокими скоростями движения.

В 1933 году «Бюро аэропоезда Вальднера» построило первый прототип перспективного транспортного средства, который планировалось испытать на специальной трассе. Площадкой для испытаний стал московский парк им. М. Горького, где построили все необходимые сооружения. Основным элементом испытательного комплекса была кольцевая эстакада длиной 474 м с прямыми и кривыми участками. На монорельсе была предусмотрена система передачи электроэнергии на малогабаритный аэропоезд-прототип.

Уменьшенный прототип аэропоезда С. Вальднера имел длину около 2,5 м и ширину не более 1 м. Ввиду малых габаритов прототип получил упрощенную ходовую часть с одной ходовой тележкой и двумя парами бегунковых роликов. Для движения использовались два электрических двигателя с воздушными винтами, установленные в хвостовой части боковых гондол. Электроэнергия подавалась с пульта управления, через рельсы. Внешние обводы корпуса опытного образца соответствовали формам полноценного аэропоезда. Кроме того, прототип имел соответствующую раскраску с нарисованными окнами.

Несмотря на упрощенную конструкцию, опытный образец смог показать жизнеспособность использованных идей и предложений. Аппарат успешно развил скорость на уровне 120 км/ч и уверенно двигался как по прямым, так и по кривым участкам пути. При этом на кривых корпус прототипа заметно наклонялся, хотя положение ходовой части оставалось неизменным. Испытания продолжались в течение нескольких месяцев, что позволило не только собрать все необходимые данные, но и выявить реальный потенциал конструкции. Так, зимой 1933-34 годов в Москве были сильные снегопады, что привело к нарушению работы трамваев. Тем не менее, прототип аэропоезда даже в такую погоду сохранял требуемую устойчивость и без проблем двигался по заснеженному монорельсу.

Руководство Наркомата путей сообщения ознакомилось с результатами испытаний и пришло к выводу о необходимости продолжения проекта. Сотрудникам Центрального института сооружений и С. Вальднеру поручили подготовить новые испытательные площадки. В 1934 году были построены сразу два объекта, использовавшиеся при разработке аэропоезда. На станции Северянин под Москвой построили и испытали участок эстакады с монорельсом в натуральную величину. Кроме того, в подмосковном Бутове появился новый опытный трек длиной 8 км.

В ходе испытаний на новых площадках использовался как первый прототип, так и новые модели аэропоезда. Специалисты продолжали изучать поведение колесных тележек и других агрегатов машины на различных скоростях и участках трасс.

Интерес со стороны НКПС выражался не только в виде распоряжения о продолжении работ. Уже в 1934 году началась рекогносцировка новой монорельсовой линии длиной около 500 км, которая должна была соединить города Ташауз (ныне Дашогуз) и Чарджоу (ныне Туркменабат) Туркменской ССР. Кроме того, рассматривался вопрос будущего строительства иных монорельсовых линий в других районах Советского Союза.

В июле 1934 года американский научно-популярный журнал Popular Science опубликовал статью о новом советском проекте и даже поместил рисунок аэропоезда на обложку. В материале утверждалось, что советское правительство собирается строить в Туркестане три монорельсовые линии общей протяженностью 332 мили (530 км), которые пересекут пустыни и реки. Аэропоезда с дизель-электрической силовой установкой смогут развивать скорость до 180 миль в час (около 290 км/ч). Также американские журналисты упомянули, что новые советские аэропоезда будут пересекать реку Амударья шириной около 1,25 мили (около 2 км) весьма интересным способом: прибыв на берег, они смогут спускаться на воду, переплывать реку своим ходом и на другом берегу вновь подниматься на монорельс.

Проект аэропоезда С. Вальднера прославился не только в СССР, но и за рубежом. Все работы сопровождались регулярными заметками в прессе, на проект возлагались большие надежды. Планировалось даже разработать, построить и испытать прототип аэропоезда с реактивными двигателями. Тем не менее, в 1936 году все работы остановились. Около 600 чертежей, а также большое количество иной проектной документации отправили в архив. По какой причине это произошло – доподлинно неизвестно. Инженер Б. Качурин, участвовавший в разработке проекта, позже вспоминал, что проект остановился из-за неких обстоятельств, не связанных с сутью предложенных изобретений. Тем не менее, он не уточнял, что именно стало поводом для прекращения проекта.

Имеющиеся сведения о проекте аэропоезда С. Вальднера позволяют сделать несколько предположений о возможных причинах его закрытия. К примеру, можно предположить, что работы остановились из-за выявления неких технических проблем, которые не позволили бы использовать новую разработку на практике. Тем не менее, какие-либо сведения на этот счет отсутствуют – проект считался успешным и перспективным до самого своего закрытия. Кроме того, можно подозревать некий заговор с личными мотивами, в результате которого новая разработка осталась не у дел.

Тем не менее, самой логичной и правдоподобной выглядит версия, затрагивающая особенности пассажирских перевозок в тридцатых годах прошлого века. В начале десятилетия единственным скоростным пассажирским транспортом были самолеты нескольких типов. Однако пассажирские самолеты того времени не могли похвастать большой полезной нагрузкой и высокой скоростью полета. Кроме того, их число явно не удовлетворяло растущий спрос.

В качестве примера можно взять самолет К-5 конструкции К.А. Калинина, в тридцатых годах являвшийся основным транспортным средством Аэрофлота. Было построено 260 таких самолетов, которые могли перевозить лишь 8 пассажиров или 690 кг груза на дальность 960 км. Максимальная скорость полета составляла 206 км/ч, крейсерская была примерно на 25 км/ч меньше. Для сравнения, аэропоезд Вальднера, даже в уменьшенных вариантах, мог перевозить 80 пассажиров со скоростью более 250 км/ч. Более крупные варианты аэропоезда выглядели еще интереснее и перспективнее, тем более в сравнении с существующими пассажирскими самолетами.

Не следует забывать, что тридцатые годы были периодом бурного развития авиации. Всего за несколько лет выросли максимальные скорости полета и полезная нагрузка. Новые самолеты медленно, но верно догоняли по характеристикам аэропоезд Вальднера, который в то время еще не дошел до использования на практике, поскольку находился на стадии испытаний и доводки. Наконец, в 1935 году СССР приобрел у США лицензию на производство самолета Douglas DC-3, который в дальнейшем стал основным «воздушным извозчиком» страны.

Самолет DC-3 и его советский вариант ПС-84/Ли-2 мог перевозить до трех десятков пассажиров и развивать скорость до 320 км/ч (крейсерская 290 км/ч). Таким образом, как минимум, по скорости новый самолет не уступал разрабатываемому аэропоезду. Одновременно с этим самолет не нуждался в строительстве специальных сложных эстакад с монорельсом и мог использовать существующие аэродромы.

Таким образом, можно предположить, что продолжению проекта аэропоезда инженера С.С. Вальднера помешало развитие пассажирской авиации, которая, уступая по одним характеристикам, лидировала по другим. В результате, вероятно, руководство НКПС приняло решение об отказе от многообещающего, но пока не готового для эксплуатации транспортного средства. С учетом ограниченных ресурсов, не позволявших реализовывать все интересные проекты, подобный отказ выглядит закономерным и логичным финалом.

После закрытия проекта аэропоезда С.С. Вальднер и его коллеги занялись разработкой других видов железнодорожной техники, а также различных узлов и агрегатов для нее. Тематика монорельсового транспорта и аэровагонов на некоторое время была забыта, но через несколько десятилетий к ней вернулись вновь.


По материалам сайтов:
http://semafor.narod.ru/
http://vlshmerling.narod.ru/
http://strangernn.livejournal.com/
http://blog.modernmechanix.com/

Источник: http://topwar.ru