Магия магнитоплана: рожденный ползать уже летает

      Комментарии к записи Магия магнитоплана: рожденный ползать уже летает отключены

Магия магнитоплана: рожденный ползать уже летает

Эта статья продолжает разговор об «истории забытых побед» отечественного рельсового транспорта, начатый в статье «Выстроены и забыты». В этом случае обращение отправится о магнитопланах (в зарубежной литературе — аппаратах магнитной левитации либо MAGLEV). В большинстве случаев в зарубежных источниках, обрисовывающих зарождение магнитолетов, видятся лишь два имени: Роберта Годдарда и Эмиля Башеле.

Потом летописцы сходу перескакивают в тридцатые годы.

Две твердыни, либо Вейнберг против Башеле

Идейным вдохновителем нового вида транспорта считается американский ученый Роберт Годдард, что еще в 1904 году, будучи студентом-первокурсником, подал идею поезда, опирающегося на магнитные поля. Моментом же, в то время, когда об идее летающих поездов стало известно миру, именуют статью в Mount Vernon Daily Argus от 15 марта 1912 года.

Заголовки говорили: «Письмо из Нью-Йорка до Бостона дойдет за час Эмиль Башеле, местный изобретатель демонстрирует новый прибор Поддерживаемый магнитным полем, он способен развить очень высокую скорость». Башеле подал заявку на собственный «Летающий поезд» в 1910 году, а в 1912-м взял патент.

Но был еще один первооткрыватель На другой стороне планеты — в далекой Сибири — узнаваемый отечественный геофизик, доктор наук Томского технологического университета Борис Вейнберг, трудился над той же самой идеей, воплотив ее в судьбу в 1911 году совсем иным методом.

«Поезд Башеле» имел электродинамическую подвеску. Если судить по фотографиям в июньском номере Scientific American 1914 года, он поддерживался алюминиевыми пластинами, парящими над катушками электромагнитов. Тянули модель вагона катушки соленоидов.

Вейнберг же применил электромагнитный подвес — вагон в виде закрытой капсулы подвешивался под электромагнитами, каковые как бы передавали его с рук на руки. Так были заложены два фундамента, на которых основывается большая часть современных систем MAGLEV а.

В 1911 году Вейнберг сооружает установку с вагончиком в 10 килограммов, движущимся по 20-метровому кольцевому пути из бронзовой трубы диаметром 32 сантиметра. Два года опытов увенчались успехом, что думается легко потрясающим при отсутствии полупроводниковых совокупностей регулирования. Действительно, из-за малых размеров установки удалось достигнуть скорости только 6 км/ч.

Но с подобными проблемами сталкивался и Башеле — в одном из его опытов в лаборатории на Фултон-Авеню разогнавшийся вагон вылетел в окно.

Труболеты

Скоро Вейнберг формирует проект автострады, на которой планирует достичь скорости современного реактивного лайнера: 800−1000 км/ч. Для этого магнитолет Вейнберга должен был перемещаться по трубе, из которой откачан воздушное пространство — дабы уменьшить сопротивление перемещению. Вагон — сигарообразный металлический цилиндр диаметром 0,9 м и длиной 2,5 м, в котором полулежа, как в спортивном авто, размещался система и пассажир жизнеобеспечения.

Его разгоняли и тормозили линейные двигатели длиной около трех верст (одна верста равна 1066,8 м — «ПМ») у каждой станции. Благодаря полной автоматизации в двухпутном варианте дорога должна была пропускать 15 тысяч пассажиров в день в одном направлении.

Огромные затраты на сооружение, согласно расчетам, должны были окупиться за счет разработок, не требующих привлечения людской труда: железные дороги тех лет, в отличие от современных, напоминали строительство пирамид — они потребовали большого количества рабочей силы, и увеличение заработной плата имело возможность сделать их невыгодными. Но скоро началась мировая война, и реализация масштабного плана была отложена на неизвестный срок.

Суперпоезд рейха

По окончании Первой Мировой Борис Вейнберг занялся более прозаическими вещами — изучениями земного магнетизма, перемещения арктических льдов, и созданием гелиоустановок. Увлекся вторыми работами и Эмиль Башеле. Задачи, на каковые были нацелены их проекты, были решены вторыми, менее экзотическими методами.

Неприятности стремительной доставки почты решили компании, а потребность в стремительных пассажирских перевозках была удовлетворена поездами на паровой и дизельной тяге, развивавшими в Соединенных Штатах уже в то время скорости до 200 км/ч. В СССР же выявились другие, менее дорогостоящие методы сокращения ручного труда на «железке»: реконструкция тяги, автосцепки и внедрение автотормозов, централизованная сигнализация.

Эмиль Башеле продолжал разные изучения на Отвлечённой улице в Покипси впредь до собственной смерти в возрасте 83 лет. За четыре года до этого умер Борис Вейнберг — он погиб от истощения сил в блокадном Ленинграде.

За Башеле и Вейнбергом дело создания магнитопланов в первой половине 20-ых годов XX века подхватил германский ученый Герман Кемпер, что взял в первой половине 30-ых годов XX века патент на собственный вариант технического ответа. Магнитоплан Кемпера в этом патенте напоминал дорогу Вейнберга — это был железный закрытый боеприпас, перемещавшийся в трубе. С 1939 по 1943 годы в рейхе трудились над практическим созданием для того чтобы суперпоезда. Но из-за войны мысль не была полностью закончена.

Первая модель для практической демонстрации была представлена Кемпером только в первой половине 50-ых годов XX века, но всемирный сенсацией тогда не стала.

Пятитонный мессер

Практические работы над магнитолетами в 60-е годы прошлого века возродились благодаря прогрессу электроники, разрешившей создать систему управления магнитами, и ошибочным прогнозам. По итогам опробований первых скоростных электровозов был сделан вывод, что при скоростях порядка 350 км/ч колеса полностью утратят сцепление с рельсами, а при скорости 400−500 км/ч ЖД экипажи не смогут устойчиво двигаться в колее. В итоге магнитопланы снова нашли помощь национальных и частных инвесторов.

Первая в мире макетный экипаж и испытательная трасса «Трансрапид-01» начали строиться во второй половине 60-ых годов двадцатого века в ФРГ по заказу министерства транспорта. В 1971 усовершенствованный «Трансрапид-02» совершил первую поездку с пассажирами. Вагон был выстроен известной компанией Messerschmitt-Bёlkow-Blohm и сдан в эксплуатацию не меньше известной Krauss-Maffei.

Эта пятитонная угловатая кабина всего на четыре места развивала на 660-метровом пути под Мюнхеном скорость до 90 км/ч.

Затем в ФРГ начался настоящий бум крупномасштабных изучений. Во второй половине 70-ых годов двадцатого века первая 900-метровая пассажирская линия Trans-rapid-05 с 30,8-тонным вагоном на 68 человек, развивавшим скорость до 75 км/ч, 20 дней трудилась на интернациональной выставке в Гамбурге. И не смотря на то, что это событие прославилось , обращение шла до тех пор пока только об эффектном парковом аттракционе.

В Японии начали работы над магнитопланами позднее — в первой половине 70-ых годов двадцатого века, но сосредоточились на реализации и использовании сверхпроводимости очень высоких скоростей. К 1979 году они разогнали собственный МЛ-500 до 517 км/ч, установив рекорд скорости. Германия приняла вызов, и с 1980 года началось строительство нового полигона под скоростной Transrapid-06 — 54-метровый, 102-тонный, 200-местный поезд, рассчитанный на скорость 400 км/ч.

Поезд с пассажирами в первый раз смог достигнуть данной скорости во второй половине 80-ых годов двадцатого века.

Стремительные казахи

В СССР первую коммерческую линию маглева решили строить во второй половине 70-ых годов XX века, в столице Казахстана Алма-Ате. Она должна была связать центральный район города с новыми районами. Выбор был не случаен — монорельс и метро, как мы знаем, были заветной мечтой Динмухамеда Кунаева, первого секретаря компартии Казахстана.

Мечта эта подпитывалась и тем, что столица соседнего Узбекистана — Ташкент — собственный метро имела. Но средств на казахское метро не отпускали из-за недостаточной численности населения Алма-Аты. Внимание Кунаева привлек второй транспорт, близкий по пропускной свойству к наземному метро, но не подпадающий под узнаваемые нормы.

Новый транспорт нарекли СПТС (скоростная пассажирская транспортная совокупность). На эстакаде высотой 5−6 метров должно было пролечь двухколейное полотно шириной семь метров с бегущим магнитным полем. Опоры с двухметровым основанием решили ставить на разделительных полосах проезжей части улиц.

Под Москвой, в Раменском, на полигоне НИИПИтранспрогресс выстроили 600-метровую автостраду. Завод «Газстроймаш» создал для нее экспериментальный 9-метровый вагон весом 8 тысячь киллограм и вместимостью 35 пассажиров. Высота подвески равнялась 20 миллиметрам, что в условиях жёсткого казахстанского климата было важным.

Аппарат из Подмосковья не смотря на то, что и уступал «Трансрапиду-05» по эстетике, но, если доверять данным, размещённым в 1979 году С.А. Адасинским, на каждого пассажира советского магнитоплана приходилось в два раза меньше веса конструкции, чем у западногерманского — а от этого напрямую зависела цена эстакады. Так СССР, а не Китай имел возможность стать страной, первой разрешившей войти поезда на магнитной подвеске в постоянную эксплуатацию.

Тем временем в Алма-Ате случилось весёлое и вместе с тем роковое для магнитоплана событие — в конце 1981 года показался на свет миллионный обитатель. Тут же началось строительство классического метро. В один момент тащить два дорогостоящих проекта было уже нереально.

Мечта столичного главы горадминистрации

В конце 1980-х изучениями в Раменском (сейчас организация, проводившая их, именовалась ТЭМП) удалось заинтересовать мэрия и горсовет Москвы. Сперва желали выстроить автостраду из аэропорта Шереметьево-2 через Химки, по берегу Москвы-реки (Щукинская, ул. Красивая, Карамышевская набережная и потом — к Интернациональному выставочному центру на Красной Пресне). К 1992 году были созданы проекты двух линий — Шереметьево — Дом правительства на Красной Пресне и Чертаново — Бутово.

Вагоны из 2−3 секций по 60 мест любая должны были спешить на эстакадах высотой 5−6 м. Среднетехническая скорость на первом маршруте должна была быть 100 км/ч, на втором — 40. Цена линии, по проекту, должна была быть втрое ниже стоимости метро.

Для отработки подвески на полигоне обкатывали уменьшенный пример весом 13 тысячь киллограм, в нем были кресла для 25 пассажиров, а разгонялся он до 60 км/ч — стремительнее не разрешала протяженность автострады. К началу кризиса 1990-х был принят проект удлинения автострады до семи километров, дабы достигнуть более высокой скорости.

Новый подмосковный магнитоплан имел высокую эффективность подвески за счет компенсации концевого и краевого результата: это достигалось особенным размещением в пространстве тяговых модулей линейного двигателя. Правительство дало старт работам по постройке линии, более того, в МИИТ кроме того было открыто обучение студентов по новой профессии.

Но с распадом СССР появились неприятности с исполнением обязательств по поставкам фирмами, появлявшимися в различных республиках, а последовавший промышленный кризис затруднил финансирование. В итоге к 1993 году программа была практически заморожена. Через пара лет о ней опять отыскали в памяти, потому, что формально ответ строить никто не отменял, но дефолт финиша 1990-х помешал закончить.

Летающие электровозы до Сочи

Проекты магнитопланов в СССР не исчерпывались коммунальным транспортом. В 1970-х годах велись работы над скоростным поездом на магнитной подвеске для линии Москва — Юг. В соответствии с техусловиям, созданным ВНИИЖТ, поезд из 10 вагонов должен был двигаться со скоростью до 400 км/ч.

Любой вагон вместе с 75 пассажирами должен был весить 40 тысячь киллограм. Так, поезд по главным параметрам не уступал бы созданному в 1980-х германскому Transrapid-06, а по вместимости кроме того превосходил бы его.

В 1970-х работы по данной программе шли по всему Альянсу. Была громадная лаборатория во ВНИИИЖТ, задействовались лаборатории в Ленинграде, Киеве, Днепропетровске, Ереване, последовательность организаций в Омске, Белоруссии, Латвии На самом большом электровозостроительном заводе страны — Новочеркасском, а правильнее — в университете ВЭЛНИИ при заводе, был выстроен умелый путь, на котором испытывался экипаж, похожий на Transrapid-01.

Изюминкой конструкции была уникальная совокупность подвески, в которой в отличие от «Трансрапида» и японского HSST направляющие, поддерживающие линейный двигатель и магниты, были объединены в единый тягово-подъемный модуль, запрятанный под нижней поверхностью балки и защищенный тем самым от льда и снега.

Исследовательские полигоны выстроили кроме этого в Ереване и в Омске (для опробований контактной подвески). Но к 1980-м годам стало известно, что как рельсовые экипажи, так и магнитопланы в равной степени способны развивать скорости, нужные для пассажирского перемещения. Согласно расчетам, из-за сопротивления воздуха на открытом пути предельную скорость ненужно делать выше 500 км/ч.

В вакуумной трубе скорость обеих совокупностей возможно доведена до нескольких скоростей звука. Еще 35 лет назад японский доктор наук Кенойя Одзава выстроил модель поезда на колесах, достигшую скорости 2300 км/ч, и катал на ней животных. Получалось, что магнитопланы имело суть внедрять только в том месте, где рельсовые поезда не известно почему невыгодны — к примеру, при весьма интенсивном перемещении, где нужно снизить рельс и износ экипажа и потребность в осанке пути.

Не просто так первая коммерческая линия «Трансрапида» выстроена в Китае, отличающемся громадной плотностью населения.

Поколение NEXT: возвращение королей?

Кризис электромагнитной подвески вынудил ученых снова обратить внимание на те ее совокупности, каковые раньше были признаны неперспективными.

Первая их них — электродинамическая подвеска со сверхпроводящими магнитами, которую изучили на умелом кольце в Эрлангене с 1972 по 1977 год. В таковой подвеске подъемная сила растет со скоростью перемещения, так что при скорости 500−600 км/ч зазор в подвеске может достигнуть 200 миллиметров; при малых же скоростях (менее 100 км/ч) аппарат «приземляется» на колеса, как самолет. Это весьма выгодно для скоростного перемещения, поскольку снабжает безопасность при наличии неровностей пути.

на данный момент самый известны работы с электродинамической подвеской, проводимые в Японии на умелом полигоне в Яманаши, где была достигнута скорость около 600 км/ч, и проект Maglev 2000 (США). Но мало кто знает, что данным направлением кроме этого занимались и в СССР. Умелые установки были выстроены в МИИТ и ЛИИЖТ.

По окончании начала промышленного кризиса работы продолжались и при перекрытом финансировании.

Еще один путь, считавшийся практически неисправимым, — применять для подвески поездов постоянные магниты. В принципе такая совокупность весьма хороша для пригородного транспорта и городского: пути и ходовая часть экипажа не изнашиваются, переменные магнитные поля существенно ниже, сама совокупность предельно несложна — вагон висит в воздухе без подачи электроэнергии и всякой автоматики и упадет, в случае если лишь разломать путь. Но для реализации сколь-нибудь значительной грузоподъемности требовалось столько дорогих магнитов, что проект становился тщетным.

Однако в 1980-х годах в СССР было сделано «принципиально неосуществимое» — выстроены и удачно испытаны дороги на постоянных магнитах. Действительно, не для пассажиров, а для потребностей индустрии.

Отечественный ученый Александр Искандеров отыскал остроумное решение и простой — установить магниты так, дабы они трудились не «в лоб», а «на сдвиг» — так упрочнение подвески меньше изменялось при повышении зазора, и при отклонениях экипажа в любую сторону он возвращался обратно. Во второй половине 80-ых годов XX века в Орехово-Зуево был выстроен умелый 250-метровый путь, по которому в течение трех лет гоняли шеститонный состав со щебнем со скоростью 11 км/ч.

Суть применения столь необыкновенного устройства в карьерах был в том, что магнитные силовые линии в отличие от колес и подшипников ни при каких обстоятельствах не изнашиваются, да и энергии на привод требовалось в пять раз меньше. И немудрено — сопротивление перемещению для того чтобы экипажа в 20 раз меньше, чем рельсового поезда.

Грузоподъемность совокупности была доведена до 500 кг на погонный метр пути. Соответственно, произошло возить и пассажиров. Вправду, были созданы два проекта — для ВДНХ и для зоопарка в Ташкенте, но оба они были остановлены с началом промышленного кризиса в распавшемся СССР.

В будущем Искандеров продолжил свои работы в НПЦ «Магнит».

Все лишь начинается

Сейчас возможно заявить, что в отношении магнитопланов преждевременно ликовать, но и рано ставить точку. То, что было создано в этом направлении в ХХ веке, возможно смело вычислять только предысторией магнитной левитации.

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости, развитие массового производства магнитотвердых ферритов, удешевление цифровых разработок для совокупностей управления и силовой полупроводниковой электроники — все это может в будущем существенно поменять отечественные представления о их месте и магнитопланах среди вторых видов транспорта. Самые увлекательные находки, самые необычные изобретения, самые необычайные плоды инженерной мысли еще в первых рядах.

Создатель высказывает искреннюю признательность Виталию Лисову, Константину Александру и Рогачеву Искандерову за любезно предоставленные снимки отечественных аппаратов на магнитной подвеске.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№33, июль 2005).

Karamazov Twins Рождённый ползать


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: