Kugleelektrolot-tog designet af N.G. Yarmolchuk

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Gennem jernbanetransportens historie dukker der jævnligt nye modige projekter op, som kan føre til en reel revolution på dette område. Ikke desto mindre opnår ikke alle sådanne forslag praktisk anvendelse.

De fleste af de dristige projekter forbliver i historien som lovende, men lovende tekniske kuriositeter. Sidstnævnte omfatter mange udviklinger, herunder den såkaldte. elektrisk kugletransport designet af N. G. Yarmolchuk.

Forfatteren til dette projekt var en ung ingeniør Nikolai Grigorievich Yarmolchuk. Efter at have tjent i hæren og deltaget i borgerkrigen fik han job som montør på Kursk-jernbanen, hvor han arbejdede i flere år. Mens han arbejdede på jernbanen, lærte Yarmolchuk de forskellige funktioner i denne type transport og kom med tiden til den konklusion, at det var nødvendigt at skabe en ny klasse af sådanne systemer. I de dage var et af hovedspørgsmålene, som forskellige specialister beskæftigede sig med, at øge togenes hastighed. Yarmolchuk, efter at have studeret de eksisterende jernbaner og rullende materiel, kom til den konklusion, at det var umuligt at anvende eksisterende løsninger og behovet for at udvikle en helt ny transport.

I sine breve påpegede Yarmolchuk, at en betydelig stigning i hastigheden hindres af en række faktorer, herunder selve udformningen af jernbanesporene og hjulene. Under bevægelsen, bemærkede ingeniøren, holdes hjulsættet kun på skinnerne af flangerne. I dette tilfælde kan parret bevæge sig langs sin akse, slå mod skinnen og andre ubehagelige fænomener. Med en simpel stigning i bevægelseshastigheden burde slagene være steget, hvilket øger belastningen på togundervognen og øger risikoen for ødelæggelse af den. For at eliminere disse fænomener var der behov for spor og et chassis af et helt nyt design.

Erfaren SHEL tog. Vinter 1932-1933 Foto Wikimedia Commons

Allerede i 1924 blev N. G. Yarmolchuk foreslog en ny version af togets spor og køreudstyr, som efter hans mening gjorde det muligt at øge bevægelseshastigheden betydeligt samt slippe af med relaterede problemer. Ifølge forfatteren til projektet skulle der i stedet for et jernbanespor have været brugt en rund sliske. En kugle af passende dimensioner burde have bevæget sig langs en sådan bakke. Når det bevægede sig med høj hastighed, var det sfæriske hjul ikke udsat for slag, og kunne også selvorientere sig afhængigt af bevægelsens bane.

I den første version af et lovende projekt foreslog forfatteren at bruge biler med et helt nyt design. Bilens karrosseri skulle have en sfærisk form og rumme alle de nødvendige enheder, inklusive kraftværket og passagerkabinen. Den ydre overflade af sagen skulle fungere som en støtteflade og i kontakt med bakken. Med dette design kunne bilen bevæge sig langs slisken ved høj hastighed, og bibeholde optimal rulning på grund af rettidig hældning, når den går ind i sving. For at spare plads og opnå den størst mulige ydeevne blev det foreslået at udstyre den nye transport med elektriske motorer.

Det lovende system fik navnet "Sharoeelektrolytisk transport" eller kort sagt SHELT. Under denne betegnelse forblev Yarmolchuks projekt i historien. Desuden nævnes i nogle kilder navnet "boldtog". Begge betegnelser var ækvivalente og blev brugt parallelt.

I løbet af de næste par år dimitterede Yarmolchuk fra Moscow State Technical University og Moscow Power Engineering Institute, hvilket gjorde det muligt for ham at få den nødvendige viden og erfaring til at implementere sit projekt. Samtidig forsøgte den unge ingeniør at interessere de ansvarlige personer med sin opfindelse. I talrige breve til forskellige myndigheder beskrev han fordelene ved sit SHELT-system. Det gjorde det efter hans mening muligt at øge togenes hastighed markant og dermed reducere rejsetiden. I dette tilfælde kunne den elektriske boldtransport konkurrere selv med luftfarten, samtidig med at den har fordelen i form af større last- og passagerkapacitet.

Nikolay Grigorievich Yarmolchuk under test. Optagelse fra nyhedsfilm

En anden fordel ved hans projekt N. G. Yarmolchuk overvejede at spare nogle materialer og forenkle vejbyggeriet. Det blev foreslået at lave en bakke til et lovende tog af armeret beton, som gjorde det muligt at reducere metalforbruget drastisk. Derudover kunne den samles fra fabriksfremstillede sektioner, hvorved den tid, der kræves til at samle en ny bane, reduceres. Det skal bemærkes, at der i slutningen af tyverne og begyndelsen af 30'erne ikke var særligt udstyr til at lægge skinner, hvorfor de fleste operationer ved lægning af jernbaner blev udført af arbejdere i hånden. Dermed fik SHELT-projektet endnu en fordel i forhold til eksisterende systemer.

Ikke desto mindre, indtil et vist tidspunkt, var Yarmolchuks forslag ikke af interesse for nogen. Denne reaktion fra embedsmændene skyldtes flere faktorer. Det nye projekt skulle afprøves, og bygningen af nye strækninger til lovende SHEL-tog viste sig at blive for dyr. Af denne grund forblev Yarmolchuks projekt indtil slutningen af tyverne kun på papiret.

Efter at have modtaget en ingeniøruddannelse fortsatte opfinderen med at udvikle projektet og lavede betydelige ændringer i det. Så han besluttede at opgive sfæriske biler og bruge rullende materiel med et mindre vovet og usædvanligt udseende. Nu var det planlagt at bruge en bil med et klassisk layout, udstyret med et originalt chassis. Metalvognen skulle have to store hjul placeret i dens forreste og bageste dele. Med dette arrangement af bilen var det muligt at bevare alle de positive egenskaber, der er iboende i SHELT-systemet, samt øge volumen for at imødekomme nyttelasten.

Det lovende tog skulle bevæge sig ved hjælp af to hjul i form af en "sfærisk" - en kugle med afskårne sidedele, på det sted, hvor akslen og affjedringselementerne var placeret. Sharoids blev foreslået at være lavet af metal og dækket med gummi. En elektrisk motor med den tilsvarende effekt skulle placeres inde i kroppen af et sådant hjul. Hjulets aksel var forbundet med bilens struktur, og drejningsmomentet skulle overføres fra motoren til den sfæriske krop ved hjælp af en friktions- eller geartransmission. Et karakteristisk træk ved de foreslåede hjul var placeringen af deres tyngdepunkt under rotationsaksen: motoren var ophængt under akslen. Med dette arrangement var det muligt at opretholde en optimal position i rummet ved manøvrering.

Demonstration af hjulstabilitet. Efter vipning skal den vende tilbage til sin normale oprejste position. Newsreel kardr

En modificeret version af kugletoget kunne ifølge forfatterens beregninger nå en hastighed på omkring 300 km/t og transportere op til 110 passagerer. Således var det muligt at komme fra Moskva til Leningrad på blot et par timer, og rejsen fra hovedstaden til Irkutsk ville tage lidt mere end en dag og ikke en uge, som på eksisterende tog. Den opdaterede version af projektet havde en væsentlig fordel i forhold til de "klassiske" tog i hastighed og overgik passagerfly med hensyn til transportkapacitet.

Aktivt arbejde på SHELT-projektet, støttet af offentlige myndigheder, begyndte i 1929. Dette skete efter at N. G. Yarmolchuk byggede med bistand fra specialister fra Moskva Institut for Transportingeniører en model af et lovende system. En urværksvogn på "kugler" bevægede sig ret hurtigt langs bakken, som stod lige på gulvet i laboratoriet. Modellen af toget blev vist til repræsentanterne for Folkets kommissariat for jernbaner, og denne demonstration gjorde et stærkt indtryk på dem. Vejen var åben for projektet.

Et par måneder efter at have testet layoutet, oprettede People's Commissariat of Railways Bureau of Experimental Construction of Bullet Transport til udvikling og implementering af N. G. Yarmolchuk (BOSST). Denne organisations opgave var at skabe et fuldgyldigt projekt med efterfølgende konstruktion af en reduceret prototype af SHELT-systemet. Så, med den vellykkede afslutning af disse arbejder, kunne man regne med opførelsen af fuldgyldige transportsystemer af en ny type.

Designarbejdet fortsatte indtil det tidlige forår af 1931. Derefter blev dokumentationen for SHELT-projektet demonstreret for statsledelsen, og snart beordrede Folkekommissariatet for Jernbaner konstruktionen af en prototype af et lovende tog. Til dette blev der afsat midler i mængden af 1 million rubler samt en sektion nær Severyanin-stationen på Yaroslavl-jernbanen (nu Moskvas territorium).

89 specialister var involveret i konstruktionen af en eksperimentel sliskebane og en storskalamodel af toget. På grund af den specifikke situation med mad på den stillede plads, måtte specialisterne bygge ikke kun en prototype af en ny type vej, men også oprette en køkkenhave. Forskellige grøntsager blev plantet på 15 hektar, hvilket gjorde det muligt for specialister at løse tildelte opgaver uden at blive distraheret af forskellige tredjepartsproblemer. De tildelte arealer blev således brugt så effektivt som muligt.

Indvendige hjulsamlinger: ramme og en elektrisk motor ophængt under den. Optagelse fra nyhedsfilm

I foråret den 31. modtog Yarmolchuk støtte fra ikke kun Folkekommissariatet for jernbaner, men også pressen. Indenlandske aviser og magasiner begyndte at skrive om det nye SHELT-projekt og rose det og henlede opmærksomheden på de forventede fordele i forhold til den eksisterende teknologi. Det blev bemærket, at passager elektriske kugletog vil være i stand til at køre fem til seks gange hurtigere end "klassiske" tog, og i tilfælde af godstog er endda en tyvedobling af hastigheden mulig. Kapaciteten på de nye veje kan være mindst dobbelt så høj som de eksisterende.

Der blev naturligvis også udtrykt kritiske meninger. Mange eksperter talte om projektets overdrevne kompleksitet, de høje omkostninger ved dets implementering og nogle andre problemer. Ikke desto mindre besluttede de ansvarlige personer at fortsætte konstruktionen af et eksperimentelt SHEL-tog og teste Yarmolchuks forslag i praksis, hvilket afslørede alle de eksisterende fordele og ulemper.

I løbet af 1931 var BOSST-holdet engageret i konstruktionen af en eksperimentel sliskebane. For at spare penge og tid blev en mindre udgave af sådan en vej bygget af træ. I lav højde over jorden blev et konkavt gulv af planker placeret på en træramme. Langs stien var der U-formede understøtninger, der understøttede eltransmissionssystemet. I stedet for ledninger, der er traditionelle til moderne elektrisk transport, blev der brugt rør. Under testene blev der brugt to konfigurationer af det elektriske forsyningssystem. I den første hang et af rørene næsten under selve tværstangen af støtten, de to andre - under. Den anden konfiguration indebar placeringen af alle tre rør på samme niveau.

Den eksperimentelle træbane var omkring 3 km lang. En lille elektrisk transformerstation var placeret ved siden af, som skulle forsyne rørene med strømmen af de nødvendige parametre. Ifølge nogle rapporter blev konstruktionen af ruten afsluttet i slutningen af 1931 eller i begyndelsen af 1932. Monteringen af den første prototypebil blev snart afsluttet.

Fastgørelse af hjulet i karosseriet. Optagelse fra nyhedsfilm

Samlingen af den første SHEL-bil blev afsluttet i april 1932. Det var en struktur på omkring 6 m lang med en diameter på 80 cm. En konisk kåbe var tilvejebragt foran på bilen. Bilen, som antydet af projektet, var udstyret med to sfæriske hjul i hoved- og haledelene. Hjulenes diameter oversteg 1 m. De stak betydeligt ud af kroppen og kunne skabe en mærkbar gyroskopisk effekt, der holdt bilen i den ønskede position. Kraftværket i form af to trefasede elektriske motorer var placeret inde i hjulene. Bilerne havde et ret stort frit volumen, der kunne bruges til at transportere testgods eller endda passagerer. Desuden havde bilen vinduer og små døre for adgang til indersiden af skroget. Til transmission af elektricitet modtog bilen en bogie fastgjort på kontaktledningen og forbundet til taget med et kabel og kabel.

I efteråret blev der bygget yderligere fire vogne, som resulterede i, at et helt tog allerede kørte langs forsøgsbanen. Konstruktionen af yderligere biler gjorde det muligt ikke kun at teste selve opfindelsens levedygtighed, men også at finde ud af nogle problemer relateret til samspillet mellem flere rullende materielenheder på banen.

De tilgængelige motorer tillod det eksperimentelle tog at nå hastigheder på op til 70 km/t. Designet af de sfæriske hjul og andre funktioner i den nye transport sikrede stabil adfærd uanset bevægelseshastigheden og banens karakteristika. Kugletoget passerede selvsikkert sving, lænede sig lidt i den rigtige retning, men viste ikke noget ønske om at kæntre. Den gyroskopiske effekt, som N. G. Yarmolchuk, førte til de forventede resultater.

Indtil sommeren 1933 var et hold af BOSST-specialister i gang med forskellige test af et lovende transportsystem i reduceret udgave. Samtidig foregik udviklingen af togdesignet, samt undersøgelse af optimale spormuligheder. Især måtte ingeniørerne pusle over designet af pilen til slisken. Den faktiske drift af SHELTs uden sporskifter og andet specielt sporudstyr var ikke mulig, og deres oprettelse var forbundet med visse vanskeligheder.

De første testture blev udført af et erfarent tog uden belastning. Senere, da systemets pålidelighed blev bestemt og bekræftet, begyndte ture med last, herunder med passagerer. Bilernes dimensioner gjorde det muligt at transportere to personer, men de skulle være i liggende stilling, hvortil der blev placeret madrasser i interimistiske kabiner. Under testene besøgte D. Lipnitskiy, en journalist fra Znanie is Sila-publikationen, teststedet og blev taget på et eksperimentelt SHEL-tog. Han skrev senere, at han, mens han forberedte sig til turen, frygtede en mulig ulykke. Toget kunne vælte, flyve af bakken osv. Ikke desto mindre kørte prototypebilen blidt og stille af sted og kørte langs sporet uden problemer og endda uden den "traditionelle" jernbaneraslen af hjul. På buede sektioner af sporet vippede toget og holdt balancen.

Kroppen af et erfarent boldtog uden bagvæg. Hjulet og dets affjedring er synligt. Optagelse fra nyhedsfilm

Test af prototypetoget begyndte i efteråret 1932, hvorfor specialisterne stødte på nogle problemer under testkørslerne. Arbejdet med SHEL-toget var hæmmet af sne og is på træbanen. Inden prøvekørslernes start skulle de renses af, da togets originale undervogn ikke kunne klare sådanne uregelmæssigheder, især under højhastighedstrafik. På teststadiet blev et sådant problem betragtet som et uundgåeligt onde og holdt op med det, men senere blev det en af de faktorer, der påvirkede hele projektets skæbne.

Efter afslutningen af kontrollen blev projektdokumentationen og testrapporten overdraget til et særligt ekspertråd, som skulle afgøre SHELT-systemets videre skæbne. En gruppe specialister ledet af S. A. Chaplygin gennemgik dokumentationen og kom til positive konklusioner. Ifølge eksperter havde projektet ikke alvorlige problemer, der ville forstyrre dets fuldgyldige brug, og de anbefalede også at starte konstruktionen af fuldgyldige ruter til bold-elektrisk transport.

I sommeren 1933 havde N. G. Yarmolchuk og hans kolleger har udviklet to versioner af fuldgyldige SHEL-tog i to dimensioner, de såkaldte. normal og gennemsnitlig. Det "gennemsnitlige" tog var beregnet til afsluttende test, og kunne også køres på rigtige spor. I denne konfiguration var bilerne udstyret med sfæriske hjul med en diameter på 2 m og kunne bære op til 82 passagersæder. Designhastigheden for sådan transport nåede 180 km / t. Det blev antaget, at bilerne af mellemstørrelse ville blive kombineret i tog på tre og i denne form vil transportere passagerer på forstadslinjer.

Alle tidlige planer skulle være fuldt implementeret i en "normal" vogn. I dette tilfælde skulle den lovende transport have modtaget hjul med en diameter på 3, 7 m og en krop af passende dimensioner. Designhastigheden for bevægelse nåede 300 km / t, og inde i skroget var det muligt at arrangere mindst 100-110 sæder. I lyset af de høje bevægelseshastigheder skulle et sådant tog være udstyret med ikke kun mekaniske, men også aerodynamiske bremser. Sidstnævnte var et sæt fly på overfladen af kroppen, strakt ud over den indkommende luftstrøm. Ifølge nogle beregninger fra BOSST kunne et spor med vogne eller tog af normal størrelse have en kolossal kapacitet: lovende tog kunne transportere befolkningen i en hel by på få dage. I dette tilfælde blev der sikret en betydelig overlegenhed i forhold til den eksisterende jernbanetransport.

Efter afslutningen af arbejdet i rådet ledet af Chaplygin besluttede Folkekommissærrådet den 13. august 1933 den videre skæbne for SHELT-projektet. Folkekommissariatet for Jernbaner blev pålagt at bygge den første fuldgyldige bakkebane til forsøgsdrift. Den nye rute kunne dukke op i retningen Moskva-Noginsk eller Moskva-Zvenigorod. Efter at have analyseret den eksisterende situation og eksisterende planer blev det besluttet at bygge en motorvej til Noginsk. På det tidspunkt begyndte byggeriet af en ny industrizone øst for Moskva. Det blev antaget, at passagertrafikken i denne retning kunne nå op på 5 millioner mennesker om året, så der var behov for ny transport med passende indikatorer. Efter anmodning fra Folkekommissærernes Råd skulle anlægget af den nye rute være afsluttet i efteråret 1934.

Foto fra den indenlandske presse. Prototypetoget transporterer en passager. Foto Termotex.rf

Det første fuldgyldige trugspor skulle starte i Izmailovo, så arbejderne kunne komme til stationen med sporvogn eller metro og derefter skifte til SHEL-toget og gå på arbejde. Rummelig højhastighedstransport kan ændre logistikken i Moskva og Moskva-regionen betydeligt og forbedre dens vigtigste parametre. I forventning om en ny transport med unikke indikatorer begyndte den indenlandske presse igen at rose det originale projekt af N. G. Yarmolchuk.

Pressens og borgernes forventninger gik dog ikke i opfyldelse. I slutningen af 1934 åbnede den nye station ikke dørene for passagerer, og nye elektriske kugletog tog dem ikke på arbejde. Desuden begyndte de ikke engang at bygge motorvejen og stationen. Før man startede opførelsen af motorvejen og tilhørende infrastruktur, kontrollerede specialister igen det lovende projekt og kom til konklusioner, der førte til dets afvisning.

Vognenes designhastighed og kapacitet samt andre fordele ved den nye transport så attraktive ud, men i den foreslåede form havde det mange ulemper. Først og fremmest var det kompleksiteten af designet af både selve SHEL-toget og ruten for det. For eksempel gjorde brugen af en bakkebane i armeret beton det muligt at reducere omkostningerne til metal, men det komplicerede konstruktionen og krævede indsættelse af yderligere produktionsfaciliteter. Seriekonstruktionen af nye tog krævede også tilsvarende indsats og omkostninger.

Analysen af de foreslåede projekter af det elektriske kugletog førte også til en pessimistisk konklusion. Det teknologiske niveau, der eksisterede på det tidspunkt, tillod ikke at bygge det nødvendige køretøj med acceptable egenskaber. For eksempel forårsagede ressourcen af gummibelægningen af sfæriske hjul, når man kørte på beton, store spørgsmål. Under forhold med mangel på gummi kan en sådan nuance af projektet have alvorlige negative konsekvenser. Derudover skulle det store og tunge SHEL-tog udstyres med motorer af passende kraft og andet specialudstyr, som enten manglede eller var for dyrt.

Selv med den vellykkede konstruktion af en trugbane og kugletog til den, ville dens drift være forbundet med en række alvorlige problemer. For eksempel, under test af et prototypetog om vinteren, skulle BOTTS-specialister regelmæssigt rense træbanen for sne og is. Sådanne forurenende stoffer forstyrrede togets normale kurs og kunne ved høje hastigheder endda føre til et vrag. Sandsynligvis i denne sammenhæng mindede eksperter om styrtet med Abakovskys flyvevogn i 1921. Så på grund af jernbanesporets dårlige kvalitet fløj højhastighedsvognen af skinnerne, hvilket førte til flere passagerers død. Luftvognen bevægede sig med en hastighed på omkring 80 km/t, og Yarmolchuks projekt antog mange gange højere hastigheder, og som et resultat blev toget udsat for en endnu højere risiko.

Artikel fra Modern Mechanix magazine, februar 1934. Foto af Wikimedia Commons

Udover tekniske problemer var der også økonomiske problemer. Projektet til konstruktion af en motorvej med en længde på omkring 50 km viste sig at være for dyrt, og dets udsigter blev genstand for kontroverser. Da SHEL-toget havde fordele i forhold til den eksisterende transport, så det ikke ud til at være muligt. Nogle besparelser i rejsetid eller muligheden for at transportere lidt flere passagerer kunne ikke retfærdiggøre de ekstremt høje omkostninger.

Kombinationen af tekniske, teknologiske, operationelle og økonomiske funktioner og problemer førte til lukningen af projektet, som flere måneder tidligere blev betragtet som ikke kun lovende, men også i stand til radikalt at ændre transportens udseende. Byggeriet af den første motorvej Moskva-Noginsk blev indskrænket kort efter starten, senest i de første uger af 1934. På grund af dette brugte de ansatte i virksomhederne i den nye industrizone i fremtiden kun de eksisterende transportformer, hvilket dog ikke forhindrede gennemførelsen af planer for industrialiseringen af Moskva-regionen.

Efter beslutningen om at opgive anlægget af den elektriske kuglebane, stoppede pressen med at udgive begejstrede artikler. Med tiden blev det engang lovende projekt glemt. Forsøgssporet nær Severyanin-stationen blev hurtigt demonteret som unødvendigt. Det eneste forsøgstog på fem biler blev formentlig skrottet kort efter, at projektet blev lukket. Det kan ikke udelukkes, at det i nogen tid har været opbevaret i en af de organisationer, der er tilknyttet SHELT-projektet, men der er ingen præcise oplysninger herom. Man ved kun, at efter 1934 blev forsøgsbilerne ikke nævnt nogen steder.

Forfatteren til projektet om den bold-elektriske transport, N. G. Yarmolchuk fortsatte på trods af fiaskoen med at arbejde på lovende transportformer og deres individuelle komponenter. Nogle af hans udviklinger blev senere endda brugt på produktionskøretøjer af forskellige klasser.

Så vidt vi ved, stoppede Yarmolchuk ikke med at arbejde på SHEL-transport, men alle yderligere udviklinger på dette område blev udført af ham på eget initiativ. De sidste omtaler af dette projekt går tilbage til begyndelsen af halvfjerdserne. I denne periode forsøgte designeren igen at tilbyde sin udvikling til landets ledelse og forsøgte endda at få en aftale med A. N. Kosygin. Et publikum blev nægtet. N. G. Yarmolchuk døde i 1978, og derefter stoppede alt arbejde med den elektriske boldtransport. I mere end fire årtier efter beslutningen om at stoppe byggeriet, blev projektet udviklet af kun én designers indsats. Efter hans død ønskede ingen at forfølge et projekt, der engang blev betragtet som en revolution inden for transport.