Александр Прасол – Железнодорожный транспорт. Первые локомотивы и современные поезда (страница 5)

Можно было бы привести еще массу любопытных примеров, когда изучение живой природы, наблюдения над движением рыб, птиц и пресмыкающихся приводили механиков к неожиданным техническим решениям.

Возьмем строение крыла птицы. Оно позволило понять суть подъемной силы, возникающей при обтекании крыла воздушным потоком. Математические расчеты и смелые эксперименты позволили дать развитие строительству планеров, которым мир был увлечен в начале прошлого века. Летательные аппараты тяжелее воздуха, а именно так классифицируются и планеры, и самолеты, и даже космические корабли, могли парить в восходящих потоках десятки часов, не используя ни горючее, ни мускульную силу пилота! Многие увлеченные планеризмом юноши впоследствии стали выдающимися конструкторами. Достаточно назвать такие знаковые имена, как Сергей Королев и Андрей Туполев.

Живая природа – самый неутомимый творец! Ей ведь нет никакого дела до быстротекущего времени. И свои эволюционные эксперименты природа продолжает сотни и тысячи лет. А за такой период чего только не придумаешь?!

Вот летит, трепыхая крыльями, вредная моль. Вы хотите ее прихлопнуть, уже занесли ладони, уже последовал хлопок, но что это? Мотылек, как ни в чем не бывало, летит дальше. Как же он умудряется так быстро отреагировать на вашу атаку? Весь секрет заключается в ультразвуковом локаторе, который есть в голове этого насекомого. Излученные неслышимые человеческим ухом волны отражаются от ваших рук и возвращаются к моли. Она совершает маневр и… уходит от ладоней.

Этим же природным эхолокатором пользуются и летучие мыши. Они издают тончайший писк, и огромными ушными раковинами прислушиваются к отраженным сигналам. Так мыши ориентируются в пространстве, уклоняясь от препятствий и обнаруживая летающих насекомых, которыми они питаются.

В водной среде глаза морским животным не слишком хорошо помогают. Даже в такой чистейшей воде, как в озере Байкал, можно увидеть предмет лишь за пару десятков метров. А как найти косяк рыбешек хищной рыбе? И здесь некоторым обитателям водной среды помогает эхолокатор.

Самый известный персонаж, вооруженный природным радиолокатором, дельфин. Эволюция дала этим морским млекопитающим удивительное приспособление, способное видеть на расстоянии нескольких километров. Особый орган посылает звуковую волну высокой частоты, а внутри черепной коробки дельфина есть большая полость, которая играет роль очень чувствительного приемника отраженных звуков. Таким образом дельфины могут «видеть» далеко вперед. Причем их локатор позволяет не только ориентироваться в морской среде, но и видеть рыб.

Изучение такого приспособления позволило конструкторам оснастить и надводные корабли, и подводные лодки гидроакустическими приборами. Они служат для обнаружения подводных целей, ориентирования под водой, ухода от коралловых рифов или мелей.

А как же сказочный Тянитолкай, спросите вы? Ведь в природе нет животного, у которого две головы! Это правда. Однако фантазия детского писателя Корнея Чуковского, чьи стихи хорошо известны каждому, создала невиданного зверя. И хотя книжка о добром докторе Айболите вышла значительно позже, чем был создан первый железный «тянитолкай», мы допустим, что сегодняшние инженеры и конструкторы, проектирующие подвижной состав, брали за основу этот литературный образ. Ведь примеров такой техники вокруг нас множество. Давайте посмотрим на городские улицы. Весело звенящие трамваи, поезда метрополитена, пригородные электрички, дизель-поезда, даже сверхскоростные железнодорожные экспрессы – все они «о двух головах». Кабины с полноценными органами управления находятся как в головном, так и в хвостовом вагоне. Локомотивная бригада, прибывшая на конечную станцию просто переходит из одной кабины в другую и управляет всем составом на маршруте «туда и обратно». Такое дублирование оказалось очень удачным, хотя изначально и предназначалось для других целей.

Хотите узнать, как все началось?!

На заре развития железных дорог тысячи энтузиастов принялись за совершенствование этого вида транспорта. Дипломированные инженеры и механики-самоучки привносили свои идеи, стараясь извлечь максимальную пользу от внедрения паровых машин. Иногда это задавало стратегическое направление в развитии локомотивов, иногда дело ограничивалось сиюминутной выгодой.

Относительная простота конструкции паровоза – водогрейный котел, паровая машина, привод на ведущие колеса и емкости для воды и горючего – побудила конструкторов к смелым экспериментам. Большие и малые локомотивы строились иногда в единственном экземпляре, иногда сериями в сотни и тысячи штук, а их рабочий век насчитывал от нескольких месяцев до почти столетия.

Первое, за что взялись конструкторы – увеличение мощности паровой машины. Как известно, агрегатное состояние пара зависит от температуры, до которой разогревается пар. Вода закипает при ста градусах по Цельсию. И такой пар может спокойно подбросить вверх даже тяжелую крышку кастрюли. Но для выполнения работы силы влажного пара недостаточно. Тогда его подогревают до более высокой температуры, так называемо «перегревают». Кинетическая энергия перегретого пара в несколько раз выше, чем у низкотемпературного. И он способен с большим усилием давить на площадь поверхности поршня. Сухопарник, установленный на паровозах, способен довести температуру пара до 300–400 градусов. И если отработавший в цилиндре пар выпускать, то он еще будет достаточно горячим и в состоянии выполнить попутно еще один цикл расширения.

Так появились паровые машины, именуемые компаундами. Они увеличили коэффициент полезного действия паровоза, чем повысили экономичность локомотивов. И пусть конструкция паровоза при этом усложнилась, изменения оказались весьма целесообразными.

При всей кажущейся одинаковости железных дорог: рельсы-рельсы, шпалы-шпалы, – для каждой магистрали и техники, работающей на ней, огромную роль играли природные условия, профиль пути, наличие топлива и пресной воды для паровозов. Так, например, гористая местность в некоторых районах Англии или США заставила инженеров придумать паровоз необычной конструкции – этакий железный тянитолкай. В историю техники он вошел под именем его изобретателя – шотландского инженера Роберта Френсиса Ферли, взявшего в 1864 году патент на локомотив такой конструкции.

Паровоз системы Ферли – сочлененный танк-паровоз. Он состоит из двух независимых, не соединенных между собою тележек. А танком называется не потому, что у него есть пушка и гусеницы, а из-за того, что и бак для пресной воды, и ящик для топлива, дров, угля, торфа или сланцев размещаются по бокам котла, а не в специальном тендере. Из-за такого различия все паровозы и подразделяются на танковые и тендерные.

Конструктивно паровоз Ферли напоминает два слепленных паровоза, смотрящих в разные стороны, совсем, как литературный зверь Чуковского.

Сочлененный танк-паровоз

Посредине размещается топка и будка машиниста. Такое устройство позволяет локомотиву двигаться взад-вперед без каких-либо проблем. Их не нужно разворачивать на поворотных кругах или строить дополнительный объездной путь на станциях, чтобы поезд мог поехать в обратную сторону. Это преимущество сочлененных паровозов широко использовалось в странах, где железные дороги проходили по сложным рельефам, в горах, где и одну колею строить было трудно.

Второе преимущество системы Ферли было в подвижных экипажных частях. Они давали возможность легко вписываться в кривые малого радиуса. Если вам доводилось таскать по участку двухколесную садовую тележку, вы легко поймете, насколько важен малый радиус разворота! Маневренность такой тележки уникальная. Кстати, гусеничная военная техника (да, собственно, не только военная!) умеет поворачиваться буквально вокруг своей оси, что на поле боя иногда бывает очень важно. Механики-водители попросту зажимают тормозом одну из гусениц, а вторая движется, разворачивая танк или БМП на одном месте.

Именно из-за таких выдающихся качеств паровозы системы Ферли широко применялись на железных дорогах по всему миру. А особенно, в гористой местности с ее многочисленными кривыми и крутыми подъемами-спусками.

Роберт Ферли был очень проницательными предпринимателем. Он быстро понял, что удачная конструкция будет широко копироваться по всему миру. А потому разрешил всем желающим пользоваться его патентом. Более того, Ферли регулярно устраивал «смотрины» своим паровозам, на которые приглашал представителей железнодорожных администраций, ведущих инженеров. И выдавал им лицензии на производство техники. Прижился этот тип локомотива и в России. И случилось это благодаря не столько инженерному, сколько маркетинговому таланту шотландца.

С 18 сентября 1869 г. по 8 июля 1870 г. Роберт Ферли проводил серии испытаний своего паровоза. На них он пригласил несколько инженеров из разных стран, совершенно не беспокоясь за сохранность коммерческой и технологической тайны. Рекламный ход был весьма результативным. На показе, состоявшемся 11 февраля 1870 года, присутствовали не только инженеры из стран Западной Европы, но и представители Мексики и России – стран, ставших впоследствии крупными заказчиками этих локомотивов. Русских инженеров было, как минимум, десять человек, и их оценка позволила Ферли продать лицензию на свои паровозы Тамбово-Саратовской и Поти-Тифлисской железным дорогам.