САМОЛЕТ ИЛИ ПОЕЗД?

  ЧТО ВЫБРАТЬ? ВСЕГДА ЛИ САМОЛЕТ ДОСТАВИТ НАС В НУЖНЫЙ ГОРОД БЫСТРЕЕ ПОЕЗДА?

  НА ПЕРВЫЙ ВЗГЛЯД - КОНЕЧНО, ВЕДЬ ЕГО СКОРОСТЬ ВЫШЕ, НО ВОТ НЕ ТАК ДАВНО ПРОФСОЮЗ ЗАПАДНОГЕРМАНСКИХ ПИЛОТОВ ОБСЛЕДОВАЛ пассажирские маршруты и неожиданно обнаружил, что ФРГ слишком мала для внутренних воздушных линий. Во многие города страны поездом можно доехать удобнее, дешевле и... быстрее. Правда, самолет летит из города в город всего полчаса, но к этим минутам всегда прибавляется 2-2,5 часа на поездку в аэропорт и обратно, регистрацию, ожидание вылета, получение багажа. Чем меньше машина в воздухе, тем больше в общем времени полета доля этих вспомогательных затрат. Важно еще и то, что скорость современных самолетов, особенно летающих на средние расстояния, достигла предела. Сверхзвуковые лайнеры для многих стран дороги. Да и не пустишь их на 500 - 700 км. Впрочем, и они проблемы не решат: лишь уменьшат время полета на 10 - 15 мин., а 2,5 часа "от и до" останутся.

  ФРГ - страна действительно небольшая. У нас другие проблемы. Но и у нас человек стоит перед выбором - самолет или поезд, - если едет недалеко, например, ИЗ МОСКВЫ В ЛЕНИНГРАД.

  Еще недавно между этими городами поезда шли долго - 10 -12 час. Казалось, проблему решили ночные поезда. Но возьмем "Красную стрелу". В нее садишься в полночь, а в 8 утра в Ленинграде. Удобно? Не очень - на сон остается всего 6 часов. Пускать ночью скоростные поезда вообще смысла нет. А днем? Экспресс идет пять с половиной часов. "Аврора" сэкономит час. Это тоже не выход. Все равно за день туда и обратно не обернуться. Для этого нужны поезда, идущие со скоростью не меньше 250-300 км/ч. Над такими поездами сейчас работают и у нас, и за рубежом.

  ЦЕНА СКОРОСТИ

  Рекорд принадлежит французскому электровозу, прошедшему небольшой участок пути со скоростью 331 км/ч. Чтобы с такой скоростью поезд шел на большое расстояние, путь должен быть приспособлен к этому: радиусы кривых увеличены, соответственно рассчитывалось бы превышение наружного рельса над внутренним на закруглениях, очень невелики были отклонения от идеальных размеров. По этому пути не должны ходить никакие другие поезда: тяжеловесные грузовые разобьют путь, обычные пассажирские будут мешать скоростным. А о снующих каждую минуту электричках и говорить не приходится. Выходит, для скоростных поездов нужно делать специальную дорогу. Но какую? Воспользоваться возможностью и воплотить идею магнитной или воздушной подушки, вакуумного тоннеля, монорельса! Нет, ни в одной стране эти "экзотические" проекты пока не реализуются - слишком они дороги и сложны. Применить обычный электровоз? Ведь у него есть резерв повышения скорости по крайней мере до 300 км/ч. Кроме сложностей технических, среди которых немаловажная - обеспечить токосъем на такой скорости, встает проблема экономическая. Ведь тогда дорогу придется электрифицировать, а это дорого. Остается автономный локомотив. А что это может быть?

  Разумеется, не паровоз - он скорости не дает. Тепловоз тоже непригоден, слишком мала его мощность на единицу веса. Если он и поедет со скоростью около 300 км/ч, то поедет без вагонов - их ему не потянуть.
  После появления в авиации турбин инженеры начали опыты применения их на поездах. Первые опыты были неудачными - мощность турбин была мала.
  Потом дела пошли лучше. Не подумайте, что турбину инженеры собирались применять так же, как в авиации, - как непосредственный двигатель. Кто бывал на аэродромах, помнит оглушающий рев двигателей. Спустить этот рев на землю и думать нечего. Турбина лишь тогда сможет работать на поезде, когда ее запрячут в кожух, заглушающий шум. Но после этого она будет лишь приводом для высокоскоростного генератора, питающего током тяговые двигатели на осях поезда.
  Итак, основная схема была найдена. Оставалось реализовать ее.

  ПОЕЗДА С ТУРБИНАМИ

  Прежде всего перед конструкторами встала задача: что же делать с турбиной? Каким должен быть поезд для нее?
  Вопрос стоял так - обычный поезд или специальный? Решение было продиктовано скоростью поезда. До 200-250 км/ч вполне можно было использовать обычный поезд, поставив турбину в локомотив. 300 км/ч - тот рубеж, который требует специального подхода к конструкции поезда. Практически ни один узел обычного поезда при такой скорости работать не сможет. Самое главное - поезд должен иметь другую аэродинамическую форму: ведь при "самолетной" скорости на преодоление сопротивления воздуха будет уходить основная часть мощности двигателей. Чтобы найти лучшую форму поезда, французские инженеры построили специальную аэродинамическую трубу длиной с поезд. Они рассчитали форму головного вагона (его вы видите на снимке в начале статьи), решили, что вагоны должны быть ниже и шире обычных, с очень гладкими стенками, закрытыми межвагонными переходами и пространством под вагонами. Вагоны скоростного поезда должны быть очень прочными и легкими. Кузова таких вагонов отличаются не только наружными очертаниями. Наружная обшивка так соединена с ними, что вместе с каркасом воспринимает все нагрузки. Кузова изготавливают из легких сплавов. Французским инженерам удалось сделать свой скоростной поезд очень легким - он весит всего 192 т.

  В носовых частях турбопоездов устанавливают комплекты из металлических листов, являющиеся своеобразным буфером. Они должны защитить машиниста в случае столкновения поезда с препятствием. При очень сильном ударе листы этих комплектов деформируются, поглощая часть энергии удара.
  Рессоры вагонов турбопоезда должны быть гораздо более "мягкими", чем обычно, иначе удары и вибрации вызовут неприятные ощущения у пассажиров. На таких вагонах применяют пневматические рессоры (по две на тележку) и гидравлические гасители колебаний. Эти рессоры можно также использовать для наклона кузова в кривых, уменьшив давление воздуха в рессорах с одной стороны вагона и увеличив его в рессорах с другой стороны.

  Обычный поезд имеет по четыре пары колес под каждым вагоном. А у турбопоезда колес меньше. Концы соседних вагонов опираются на общую двухосную тележку. Сделано это для облегчения веса поезда. Но вагоны соединены друг с другом так, что могут поворачиваться, хоть поворот этот и невелик.
  На многих железных дорогах кривые настолько круты, что поезд извивается, как змея. Бывает, что из среднего вагона виден и электровоз, и хвостовой вагон. По таким дорогам скоростной поезд не пустишь. У скоростных путей радиус кривой должен быть не меньше 4 км. Поэтому-то турбопоезду особая гибкость и не нужна. Он весь как единый вагон с небольшими гибкими вставками.

  Мало разогнать поезд, нужно еще и остановить его. А как рассчитать лучший режим торможения! Инженеры опасаются, что быстрая остановка поезда, идущего со скоростью 300-400 км/ч, может привести к тому, что сила инерции сорвет пассажиров с места. При меньшей скорости опасность уменьшается, но не исчезает. Значит, нужно ставить опыты и находить лучшее время торможения.

  А сами тормоза! Чтобы остановить обычный поезд, достаточно двух типов тормозов. Один из них вы все знаете - это обычные чугунные колодки, которые прижимаются к колесам. Второй тормоз работает на электричестве. Для этого моторы переключают, заставляя их работать "наоборот" в режиме генератора. Они начинают вырабатывать ток, который подается на тормозное сопротивление. Этот тормоз называют реостатным.
  Если колодочные тормоза применить на поезде, идущем со скоростью больше 160 км/ч, то они попросту расплавятся, и капли расплавленного металла наделают немало бед. Да и реостатное торможение для такого поезда малоэффективно. Поезд остановится лишь через 2-3 км после включения тормозов. А это расстояние - больше интервалы между светофорами. Значит, увидя красный сигнал, следующий поезд не успеет остановиться. Поэтому на турбопоездах пришлось применить принципиально новые тормоза. Один из них - рельсовый - может остановить поезд, прижимая чугунные колодки не к колесам, а к рельсам.
  Другие работают на принципе магнитного взаимодействия. На каждой тележке устанавливается сердечник с обмоткой. Во время торможения в нее подается ток, получается электромагнит, притягивающийся к рельсам. Еще один тормоз имеет вращающийся диск, закрепленный на валу якоря тягового двигателя, и электрическую обмотку. Обмотка питается током, когда двигатель начинает работать как генератор. В диске возникают вихревые токи, которые мешают ему вращаться между обмотками. Так и осуществляется торможение.

  Остроумный тормоз придумали англичане. Они сделали колесную ось полой и большого диаметра. Внутри ее сложнейшая система лопастей и трубок. В момент торможения в ось накачивается под большим давлением вода. Проходя через трубки, ударяясь в лопасти, вода мешает оси вращаться, и она постепенно останавливается. Правда, вода при этом сильно нагревается, и ее приходится постоянно охлаждать.

  Для остановки поезда нужно тормозные усилия распределить по всем осям вагонов. Если тормозными будут лишь несколько осей, то колеса начнут двигаться юзом, будут скользить по рельсам. При этом они будут стираться, изнашиваться и потеряют свою круглую форму. А какая же езда на многоугольных колесах! И путь и поезд очень быстро выйдут из строя.

  Но все эти системы одинаковы для любого скоростного поезда. Конструкторам турбопоезда пришлось решать и другую проблему, связанную с использованием в качестве двигателя турбины.
  Для поездов могут быть приспособлены те же турбины, что работают на самолетах и вертолетах. Они легки и компактны, а мощность их велика. На советском экспериментальном поезде две газовые турбины мощностью по 660 кВт вращают со скоростью 6000 об/мин генераторы. Они обеспечивают током все моторы поезда. На французском поезде, достигшем скорости 318 км/ч, двигателями были четыре турбины, каждая из которых весила всего 360 кг. Куда поставить турбину! Она настолько мала, что может уместиться на крыше или под вагоном. Поезда с турбинами на крыше построены. Но это обычные поезда, где турбина заменяет дизель на неэлектрифицированных дорогах. В скоростных поездах турбину нужно устанавливать внутрь локомотива. Это связано, во-первых, с тем, что работающая на полную мощность турбина слишком громка и ей нужен надежный кожух. А во-вторых, воздух должен попадать в турбину идеально чистым, и для этого нужны громоздкие фильтры, которые на крыше или под вагоном не установишь. Поэтому и выбрана была схема, которую вы видите на рисунке ниже.

  Источник: А. РОДОВСКИЙ, Б. ШЕШЕНИН "Самолет или поезд?", журнал "Юный Техник", 10-1973.