Тогда множество авторов ищут ему близкие по смыслу слова и свойства, через которые ему можно дать словесное обозначение… но не всегда это бывает удачно.
И шаропоезд Яремчука это именно такой случай. Как шаропоезд только не называли…
О шаропоезде…
Начать стоит с видео...
В википедии и из разных источников можно выделить такое описание…
«Шаропоезд (также известен как ШЭЛТ — шароэлектролотковый транспорт) — разновидность монорельса, разработанная инженером Н. Г. Ярмольчуком в 1932—1933 годах. Поезд двигался на шарообразных колёсах со встроенными в них электродвигателями, которые располагались в полукруглых желобах под деревянной платформой (в полномасштабном проекте путепровод должен был быть бетонным). Модель поезда, построенная в масштабе 1/5 для испытаний концепции этого транспортного средства, развивала скорость до 70 км/ч. Предполагалось, что полномасштабная конструкция будет достигать скорости до 300 км/ч.»
За границей ШЭЛТ описывали так:
Popular Science Feb 1934, p 41: «Новый российский тип монорельса, который движется в жёлобе на больших сферах. Появились фрагментарные и противоречивые сообщения из России о новом революционном типе железной дороги, проходящем тайные испытания там, вызвавшие любопытство и интерес американского инженерного мира, которые недавно получили первые полные подтверждения о деталях новой системы с фотографиями рабочей модели в эксплуатации»
У нас выражались лучше...
В 1933 году журнал «Огонёк» посвятил этому проекту небольшую статью.
ПОЕЗД НА ШАРУ
20 октября 1933 года
Монтер Курской дороги Н.Г. Ярмольчук еще в 1924 г. задумал применить на транспорте шаровой принцип движения. Смутно представлялось ему - это будет шap, полый шар, внутри которого механизмы, необходимые устройства, люди. Поначалу, таким образом, шаровой транспорт был вполне утопической затеей. Прошло пять лет. Бывший монтер был уже студентом, он учился в МВТУ, а потом в МЭИ, и к 1929 году идея шаро-электро-лоткового транспорта созрела окончательно. Цилиндрический вагон имеет две точки опоры в двух шарах, расположенных под вагоном спереди и сзади. Развивая колоссальную скорость - до 250 - 300 километров в час, - вагоны не боятся в пути крутых изменений профиля: «ванька-встанька», насильно сваленный, немедленно принимает обычное положение, лишь только устраняется внешняя сила.
После доклада изобретателя в СТО соз-дано было специальное бюро со штатом специалистов. Предоставлено обширное, специально огороженное поле для опытных работ. Отпущен миллион рублей. Создано свое хозяйство, разведен обширный огород на 15 га, здесь растут капуста, морковь, картофель... Зачем капуста? К чему огород? Советский изобретатель и все его помощники ни в чем не должны испытывать недостатка. Пусть работают без посторонних забот.
89 человек - инженеров, техников, монтеров, плотников, слесарей - строят деревянный опытный лоток, они строят опытное кольцо протяженностью в 3 километра, они готовят модели вагонов, маленькую электроподстанцию. И теперь, в 1933 году, счастливая мысль Ярмольчука проверена и подтверждена практически.
Вы можете влезть в маленький модель-ный жестяной вагончик. Лежа вы поместитесь в нем. Для удобства внутри игрушечного вагона положен мягкий матрац. Вы мчитесь не по прямой, а по кругу. Вагон чуть-чуть кренится и снова выпрямляется: «ванька-встанька» противодействует центробежной стихии.
Если игрушечные жестяные вагончики мчатся по простейшему деревянному лотку со скоростью 70 км в час, значит, настоящий эксплуатационный поезд действительно осуществит трехсоткилометровую скорость.
Идея изобретения уже проверена на опытном лабораторном кольце. Совнарком обязал НКПС уже в этом году cтроить опытную эксплуатационную дорогу по системе товарища Ярмольчука - дорогу с протяжением в 20 - 25 км.
Таково обычное отношение к изобретениям, движущим вперед человеческую культуру, в стране строящегося социализма.
А. ЭРЛИХ
А если кратко…
Инженер Ярмольчук планировал за счет отказа от традиционных колесных пар у железнодорожного транспорта и некоторой «моноколесности» избавится от потерь, связанных с процессом скручивающего движения.
Этот тип движения характеризуется тем, что колеса ж/д пар имеют форму конуса и за счет разности скоростей и сил трения, возникающих при смещении жестко связанной пары, всегда возникают силы, выравнивающие движение по центру рельс. Получается, что серия прерывистых движений как бы «скручивает» весь вектор движения к центру.
А если дать более широкое описание...
Был создан прототип поезда размером в одну пятую величины от натуральной величины в теории (возможно по отношению к изначально показанному комиссии игрушечному прототипу шаропоезда).
Он имел такие характеристики.
Трубовидный вагон диаметром 75 см при длине около 6 метров. На концах колеса диаметром чуть более 1 метра, и шириной не более 50 см.
Максимальная скорость до 70 км/ч при движении по желобу контактная поверхность, которого чуть более тех же 50 см (ширина колеса + запас на возможные колебания в обе стороны).
Длина пути — 3 км. По всей длине проложены контактная сеть из трех труб на П-образных опорах.
Далее после испытаний планировалось создать подвижной состав в двух габаритах, получивших условные наименования «средний» и «нормальный».
Первый из них предполагалось использовать для создания опытного поезда, который можно было бы испытать и применять затем на реальных линиях. Планировалось, что он сможет перевозить пассажиров со скоростью около 180—190 км/ч по 50-километровой линии Москва — Ногинск. В этом случае диаметр колёс достигал 2 м, а пассажировместимость вагона составляла 82 сидячих места. Расчётная скорость для «среднего» габарита составила 180 км/ч. Такие вагоны предполагалось собирать в трёх вагонные составы и эксплуатировать на пригородных линиях.
Второй «нормальный» состав планировалось пустить из Москвы в направлении Ленинграда.
Его характеристики еще больше. Шаропоезд такого габарита должен был получить колеса диаметром 3,7 м и корпус соответствующих габаритов. Расчетная скорость движения достигала 300 км/ч, а внутри корпуса можно было расположить не менее 100-110 сидячих мест. Ввиду высоких скоростей движения такой поезд должен был оснащаться не только механическими, но и аэродинамическими тормозами. Последние представляли собой набор плоскостей на поверхности корпуса, выдвигаемых поперек набегающего потока воздуха.
Но планам изобретателя не суждено было сбыться. И причины тут могут лежать куда глубже чем обще описанные факты и суждения на эту тему.
Предупреждение! Все последующие рассуждения являются попыткой показать принцип того, как более точное определение дает лучшее понимание всего изобретения. А вовсе не является попыткой Hate speech в отношении автора.
Почему шаропоезд… не шаропоезд?
В теории первый проект «шаропоезда» был настоящим шаропоездом! Ярмольчук предлагал использовать вагоны необычной конструкции. По его задумке корпус вагона должен был иметь сферическую форму и вмещать все необходимые агрегаты, включая силовую установку и пассажирскую кабину!
Внешняя поверхность корпуса должна была выполнять функции опорной поверхности и контактировать с лотком. Имея такую конструкцию, вагон мог передвигаться по лотку с высокой скоростью, сохраняя оптимальный крен за счет своевременного наклона при входе в повороты.
Уже впоследствии многие авторы рисовали шаропоезд с шаром внизу без учета такой простой для проверки правды, что надо рисовать целый вагон таким!
Но и сам Ярмольчук хорош. Для второго своего проекта он выбрал тоже название — шаропоезд. Но так как логика подсказывала что это выглядит абсурдно он назвал большое колесо с круглым профилем - «шароидом» (шаром с усеченными боковинами).
Сам «шароид» в наше время подозрительно сильно напоминает мотошины большого диаметра. Конечно, это сходство условно и можно найти и другие примеры арочных шин. Но если мы говорим о наболее подходящих по размеру к единственному построенному прототипу «шаропоезда» мото-слики идеально подходят.
Еще лучше подходят прямые аналогии с… подшипниками.
Бочкообразная форма сферических подшипников частично перекликается с идеей сферы т. е. Шара.
Подшипники лучше всего подходят как основа для понимания идей Ярмольчука.
Первый проект, это шар катящейся по лотку наподобие того, как это делает шар в подшипнике.
Второй проект умнее. Он копирует форму сферического роликового элемента в подшипнике не прямо, а лишь частично. Причем даже в деталях ведь несмотря на то, что может означать их название, сферические роликовые подшипники на самом деле не имеют сферической формы!
Элементы качения сферических роликовых подшипников в основном цилиндрической формы, но имеют (бочкообразный) профиль, из-за которого они выглядят как слегка надутые цилиндры (т. е. как бочка… или в нашем случае «шароид»).
Сферический роликовый подшипник был изобретен инженером Арвидом Пальмгреном и был представлен на рынке в 1919 году компанией SKF. Конструкция подшипника, изобретенного Арвидом Пальмгреном, аналогична конструкции, которая до сих пор используется в современных машинах.
А Н.Г. Ярмольчук не мог не знать об такого рода подшипнике и его связи с шарикоподшипниками.
И к чему мы приходим в итоге?
«Шаропоезд», а точнее единственный его прототип, можно назвать не шаропоездом, а например роликовым поездом. Или просто использовать в обозначении слово роликовый.
Кстати, поездом его назвать тоже нельзя! Но тут все не так очевидно.
Почему не шаропоезд… не монорельс, и не поезд?
Сравнение «шаропоезда» из журнала Popuiar Science (февраль 1934г.)
Выглядит это по моему мнению примерно, как…
Почему?
А давайте порассуждаем…
С поправкой на то время ВСЕ виды рельсового транспорта были парой трения металл об металл. Буквально металлические колеса катились по металлическим рельсам. И к тому же как показано на изначальном рисунке у каждого колеса есть по краям реборды(борта) удерживающие их от качения в не рельс. И такая конструкция так же делала невозможным перемещение поезда по другим поверхностям.
В то же время «шаропоезд» имел резиновое покрытие на «шаре» и двигался либо по деревянному желобу, либо как планировалось по бетонному. Пара трения — резина об неметаллическую поверхность (изначальный проект-демонстрация с железным желобом не в счет).
Таким образом «шаропоезд» куда ближе к обутому в резиновые шины транспорту чем к монорельсам-поездам.
У него просто больше вероятных степеней свободы при перемещении!
Но как назвать такой вид транспорта? Какой ближайший аналог?
На время изобретения Ярмольчука таких аналогов не было. Первые вагоны метро с резиновым покрытием на колесах появились позже. Про безрельсовый трамваи говорить тоже не приходится.
Поэтому наиболее близким безрельсовым вариантом с похожей на «шаропоезд» стабилизацией за счет воздействующей боковой силы является… шпурбус!
Этот вид транспорта внешне похожий на обычный автобус работает как версия совмещения метро с автобусом.
Эта система впервые была разработана в Германии в 1970-х годах компанией «Мерседес-бенц». Первоначальной целью было обеспечение возможности безаварийной эксплуатации автобусов (троллейбусов) в тоннелях узкого габарита, но затем была развита в отдельную систему транспорта.
Дело в том, что полоса движения такого автобуса с обеих сторон ограничена вертикальными направляющими, представляющими собой нечто вроде металлического бордюра. Установленные на автобусе направляющие ролики, будучи прижатыми к направляющим, корректируют через рулевую систему курс автобуса, делая управление им частично беспилотным. Система чисто механическая, без сложных и потенциально ненадёжных электронных и компьютерных компонентов.
А вот за пределами специальной дороги этот шпурбус управляется этот автобус… как обычный автобус!
Подобная система несмотря на выделенные варианты дороги иногда делила свои пути с трамваями! В Эссене шпурдуобусы использовались в одном тоннеле с трамваем с начала 1980-х годов до 1998 года, когда эксплуатация их была прекращена вследствие многочисленных проблем технического свойства. В Маннгейме в течение долгого времени трасса направляемого автобуса на протяжении нескольких сотен метров была совмещена с трамвайной линией.
И тут возникает вопрос - «а что общего у шпурбуса с «шаропоездом»?»
А то, что несмотря на заявленную родственность с поездами САМ АВТОР ПРЕДПОЛАГАЛ И ПРЕДЛАГАЛ ИСПОЛЬЗОВАТЬ СВОЙ ТРАНСПОРТ ВНЕ ЛОТКОВОЙ СЕТИ практически так же, как это делает шпрубус!
Так в 1950-х годах Ярмольчук вёл кружок юных конструкторов в Бауманском Доме пионеров Москвы, разработавших универсальную модель шаропоезда для езды по дорогам с любым покрытием. Работа была представлена на Всемирном фестивале молодежи и студентов в Москве.
Конструктивно это «шаропоезд» отличался от ранее разработанных и показанных проектов изобретателя тем, что… имел дополнительные выдвижные колеса, благодаря которым он планировал перемещать этот вид транспорта ВООБЩЕ по любым поверхностям (включая пески, болотистые почвы и любого качества дороги).
Для той же цели использовался электрический гибридный привод колес через размещенный на борту дизельный генератор (примерно так же, как сейчас работают тепловозы).
А если рассматривать единственный построенный прототип и его стрелочные переводы, показанные на видео.
Сразу бросается в глаза то, что поверхности абсолютно плоские, и ограничены лишь подобием бортов как на шпурбусе. Они не прямоугольной формы, а треугольной. Для колеса диаметром в метр явно не преграда, а скорее направляющая… как и на шпурбусе!
А все остальное пространство плоское и без боковых поверхностей! Точнее они не достроены, но как рабочие направляющие для движения «шаропоезда» они и не нужны!!!
Причем сам автор давал ранее пояснение этому факту, который фактически превращал его изобретение из лоткового транспорта в обычный примерно так.
«При движении на большой скорости важно не допустить препятствий на пути транспорта и поэтому НЕОБХОДИМЫ боковые защитные щиты, чтобы исключить попадание на пути посторонних, порывов ветра и снега.»
В наше время подобное называется снегозащитные, шумозащитные экраны и используется как на автомобильных, так и на железных дорогах.
Но вернемся к «шаропоезду» который теперь не поезд… и даже не монорельс.
Как же его назвать? Проще всего по функции — безрельсовый.
И на этом бы казалось все? Но разве «шаропоезд» не похож на «гиро-поезд»?
Похож… но есть нюанс, который так же правит самоназвание этого вида транспорта.
Почему «шаропоезд» не совсем гиро-транспорт?
При упоминании гироскопического транспорта можно найти много вариантов для примеров. Но по сути их всего два в теории.
Первый как у машины и поезда конструкции графа П. П. Шиловского, где отдельно маховик разгоняется электродвигателем до постоянной скорости и изменяет свое положение относительно плоскости во время движения. Тем самым способствуя удержанию равновесия.
Но! Само движение осуществляется за счет отдельно привода на колеса!
Тем самым гироскопическая стабилизация работает как отдельный вид затрат энергии транспорта (если нет выдвижных подножек на время стоянки).
Компенсируются же эти затраты за счет снижения сил трения при движении колес по дороге или рельсам. Если быть конкретным за счет отсутствия затрат на трение от углов развала и схождения колес (при автомобильном варианте), и трения края(реборд) колесных пар об рельс.
Это в теории похоже на «шаропоезд», но вовсе не тем, как удерживается равновесие у поезда. А вот по принципу двойного использования последний железнодорожный проект графа очень похож.
Так в 1921 году при советской власти П. П. Шиловский занимался строительством монорельсовой линии длинной в 32 километра между Петроградом (Ленинградом) и Царским селом. Для уменьшения затрат на строительства линию вели по насыпи бывшей царской железной дороги, а далее, до Гатчины, планировалось совместить дорогу с существующей железнодорожной колеей, уложив рельс(один) между обычными рельсами посередине.
Третий рельс для гироскопического поезда Шиловского в таком случае не мешал обычному ж/д транспорту, но… успели проложить только 12 километров монорельса, заказать подвижной состав и… в мае 1922 года проект отказались финансировать!
После чего граф уехал и об технологии забыли.
Но как видим ненадолго, если судить о том, что в 1924 году Н.Г. Ярмольчук предложил уже свой вариант пути и ходовой части поезда.
Вместо маховика боковое равновесие на таком виде транспорта поддерживает
Поэтому это скорее частично гиро стабилизируемый транспорт, но в нем, как и в первом варианте за движение отвечает двигатель.
А что же «шаропоезд»? Как он стабилизируется?
Все по принципу детской игрушки неваляшки.
Как известно эта игрушка представляет собой тело со смещенным центром тяжести. Исходя из курса школьной физики мы понимаем, что тело имеет лишь тогда устойчивое положение, когда его центр тяжести находится ниже точки опоры.
В неваляшке и нашем «поезде» все строго наоборот. Точка опоры в ней ниже центра тяжести, что достигается за счет «шароида» (колеса) и установки электродвигателя внутри колеса в нужном месте.
Работает все просто. Когда «шаропоезд» в движении наклоняется под действием внешних сил, ее точка опоры смещается в сторону действующей силы. Но центр тяжести при этом меняет положение и между реакцией опоры и вектором силы тяжести начинает действовать сила, которая стремится вернуть «шароид» и весь поезд в изначальное положение.
Но не только обычный принцип неваляшки с грузом использует прототип Ярмольчука.
По описанию испытаний прототипа «шаропоезда» между вагонами были размещены пружины возвратного действия, которые при наклоне кабины возвращали ее обратно в равновесное положение.
Над поездом были проложены не провода… а трубы, по которым на поезд подавалось электропитание. Соответственно они создавали при своей работе магнитное поле, которое тоже теоретически могло стабилизировать поезд.
Получается 3 в 1-ом… и без специального использования отдельного маховика для создания гироскопического эффекта и датчиков (последнее очевидно неактуально было именно по причине отсутствия микрочипов, но в теории на данный момент возможно).
И вот теперь возникает главный вопрос — считать ли такую стабилизацию родственной с остальным гиро-транспортом?
Частично же они оба работают на стабилизацию «тела»? Но делают это по-разному!
Одни активно (маховик, датчики), а другие пассивно (эффект неваляшки).
И поэтому с определенной долей допущения можно назвать «шаропоезд» пассивно-стабилизируемым.
Причем в варианте прототипа это на все 100% потому, что даже при всем желании никто на борту «шаропоезда» в принципе не мог повлиять во время движения на равновесие или работу механизмов «поезда».
А все потому, что он был… беспилотником! И этого как раз многие не заметили!
Но почему он был таким?
Почему единственный прототип «шаропоезда»… беспилотник?
Чем похож «шаропоезд» на аттракцион и беспилотный транспорт, показанный выше?
Оба перевозят людей под внешним наблюдением оператора, несмотря на то что формально оба являются полностью автоматическими системами.
«Шаропоезд - прототип» был всего лишь макетом в пропорции 1 к 5-ти к запланированному размеру и объему настоящего транспортного средства.
Оператор лишь визуально, мог находясь рядом с электроподстанцией в круге из 3 километров дороги контролировать движение этой увеличенной до максимальных размеров игрушки.
Поэтому на прототипе в передней части мы не видим даже намека на перископ или прозрачный колпак для водителя-испытателя. Лишь максимально аэродинамичную форму и… огромные воздухозаборники.
Последнее вызывает вопросы не меньше, чем отсутствие колпака!
Но при всех странностях проект был официально одобрен после испытаний после чего приемная комиссия во главе с С. А. Чаплыгиным выдала заключение что проект не имеет технических проблем и одобрен к внедрению.
Более того согласно планам развития уже 13 августа 1933 года Совет народных комиссаров поручил НКПС построить первую полноценную линию ШЭЛТ. Рассматривались версии маршрутов Москва - Ногинск и Москва — Звенигород; после анализа обстоятельств было решено отдать предпочтение первой версии. Линия должна была начинаться в Измайлове, поскольку пассажиры могли в этом случае доехать к месту пересадки на шаропоезд трамваем или метро. Это был еще не полноценный проект, а так называемый «средний» описанный в начале статьи.
Но потом началось молчание и стали распространятся слухи без официальных подтверждений, которые наверняка на сегодня кажутся если не ложью, то как минимум полуправдой.
Во многом упоминаемые недостатки легко можно оправдать… беспилотностью.
Так «горение электродвигателей» возможно при движении из-за проскальзывания и отсутствия регулирования оборотов двигателя машинистом непосредственно на поезде.
Снег... даже в наше время при такой ситуации пускают отдельный поезд-снегоочиститель по путям при этой проблеме.
... или решают вопрос в ручную!
Об стрелочных переходах было сказано выше. Они скорее решение проблемы, чем проблема.
Вода переходящая в лед на деревянной конструкции желоба состоящей из кусочков материала из дерева, а не как планировалось изначально из бетона конечно создавала проблемы. Она не только застаивалась и росла из щелей сопряжения деревянной конструкции, но и влияла на геометрию пути. Что дополнительно создавало проблемы с горением двигателей.
«износ шинной резины» о которой упоминают это вообще отдельная хохма. Соотношение веса к контактной площади колеса и его максимальная скорость была такова что при всех прочих равных условиях любой транспорт на шинах в то время изнашивал больше резины чем «шаропоезд». А если учесть, что сам бетон и бетонные дороги даже в наше время считаются менее абразивными чем все прочие обсуждать тут в общем то нечего. Кроме того что по проекту планировалось между стыками делать промежутки под слив воды в которые в наше время на обычных дорогах иногда вешают отстойники для сбора частиц резины.
Т.е. в теории частично можно было даже восстановить шины за счет собранной резиновой стружки в таких ловушках.
А если вспомнить что сам «поезд» самим фактом своего существования предоставляет альтернативу для перевозок тому же автомобильному транспорту, то получается гарантированная экономия резины из-за более щадящих условий износа по лотковому пути.
Остается «вода». Та самая вода, которая абсолютно не мешает на обычных дорогах перемещению обычного транспорта если есть соответствующий рисунок на протекторе, защищающий от аквапланирования. Может ли быть это проблемой серьезнее чем для автомобильного транспорта?
Так что с большой долей вероятности были достигнуты все расчетные параметры, которые обещали при старте проекта.
P.S. - Под конец истории наверно целесообразно назвать причины… или причину почему ДАЖЕ при формальном принятии проекта высшим должностным лицом из приемной комиссии и отсутствии претензий к нему далее(напомню далее период репрессий в отношении изобретателей в результате которого многие были осуждены или убиты). Даже при таких обстоятельствах... этот проект просто был замолчан. Не забыт, или разоблачен, а именно намеренно свернут(практически так же как после смерти Сталина Хрущев отменил все «большие стройки» и проекты связанные с вождем народов).
Причины тут могут быть в теории чисто политические.
1934 год, это время прихода к абсолютной власти Сталина, и начало сворачивания ВСЕХ проектов с международной интернациональной логикой и смыслом.
Это время начала эксплуатации скоростного паровоза Иосиф Сталин, который путем множества доработок, и при помощи аэродинамического каркаса уже в 1938 году смог достичь скорости планируемого Ярмольчуком «шаропоезда» в 180км/ч.(Расчётная скорость ШЭЛТ для «среднего» габарита составляла 180 км/ч. Для «нормального» - 300 км/ч).
И на этом фоне проект несущий изначально при освещении международную окраску… Ярмольчук не раз говорил в репортажах что этот транспорт будущего будет ходить в ВССР(Всемирный Союз Социалистических Республик).
Очевидно, он явно не подходил даже для стадии сдачи в музей (все остатки прототипа были уничтожены).
По той же политической причине скорее всего отказали во встрече с Косыгиным изобретателю уже под конец жизни. Даже воспоминание о международной направленности было вредным с политической точки зрения.
Хотя возможен и вариант самообмана, когда создаваемое общественное мнение о проекте уже перекрывало эффект от доступных к изучению материалов от приемной комиссии 1934 года.
В общем проект возможно был не только неправильно назван… но и действительно появился не в то время. Но не как проект далекого будущего — а как проект возможного настоящего, которое было уже отменено политически.
P.S. 2- Эта статья написана во многом как попытка обратить внимание на очевидное. Примерно, так же как ранее было описание предполагаемого настоящего предназначения сети Hyperloop.
Тут есть правда одно отличие. Если вакуумные трубы еще предстоит построить с нуля, то дороги для транспорта Ярмольчука уже повсеместно распространены по всему миру.
Это…
Водоотводные лотки возле дорог.
И водоотводные лотки вдоль железнодорожных путей. Ширина водоотводных путей от 0.4 метра до практически любого который подходит по габаритам.
Оба варианта скорее выглядят как заготовка для переоборудования под нормальную или среднюю «шаролотковую» дорогу. Примерно, так же как обычные грунтовые дороги часто служат основой при переоборудовании в асфальтовые.
Но факт остается фактом. Ранее во времена Ярмольчука такого количества потенциальных участков дорог просто не было!
Автор: GeorgKDeft