История техники неисчерпаема. Особенно впечатляют те ее главы, которые связаны с изобретениями, не пошедшими в производство. Или почти пошедшими. Полет конструкторской мысли кажется особенно буйным с расстояния в 80 лет. Встречаем шаропоезд, чуть не перевернувший представление о железной дороге в СССР в 30-х годах!

Многое уже написано о революции в России, о 1930-х годах, сталинизме и прочих исторических событиях в жизни нашей страны. Но была у этой эпохи одна особенность, о которой обычно не говорят — наверное, потому, что авторами статей такого рода, как правило, бывают политологи или историки, но не технари.

А для технаря в 20–30-х годах XX века интересны совсем не конспирологические теории. Тогда произошел некий революционный слом всего, в том числе и инженерного сознания. Это был период необыкновенной конструкторской смелости, когда недостаток знаний и расчетов компенсировался всеобщим энтузиазмом и поддержкой властей.

Кажется, многие тогда взаправду полагали, что в новом мире действуют не только иные социальные законы, но и иной сопромат или, скажем, революционная ньютоновская механика. Кроме того, возможность технического творчества получили выходцы из тех социальных слоев, которые в силу кастовости прежнего мира никогда бы не имели шанса получить инженерное образование. В результате всего этого на свет рождались порой совершенно немыслимые конструкции, поражающие смелостью воображения их создателей. Многие изобретения тех лет были, есть и останутся навек просто техническими курьезами, но иные содержали в себе рациональные идеи, опередившие время и нашедшие применение уже много позже. Об одном таком проекте мы как раз и вспомним.

Диктуют колеса вагонные

Тогда многие полагали, что в новом мире действуют не только иные социальные законы, но и революционная ньютоновская механика

В 1898 году родился Николай Григорьевич Ярмольчук. Был он вовсе не из дворян или купцов, так что революцию принял всей душой, записался в большевики, в 1921 году даже участвовал в подавлении Кронштадтского мятежа. Работал монтером на Курской железной дороге в Москве. Но вот не нравилось ему движение вагонов по рельсам – и стучит, и гремит, ну некрасиво как-то! И тут нам никак не обойтись без кусочка скучной теории.

Часто говорят, что вагоны не сходят с пути потому, что их колеса имеют выступающие гребни — реборды. Кстати, как раз они и скрежещут, касаясь головок рельса на радиусных участках пути и на стрелках, вызывая толчки и становясь причиной пролитого чая. На самом деле — в теории — колесные пары вагона прекрасно держатся на рельсовом пути и без реборд. Поверхности качения колес имеют сложную форму, напоминающую направленный вершиной к оси полотна дороги конус. Если вагон при повороте пути начинает смещаться от его центра, одно колесо будет катиться по своему рельсу более широкой частью конуса, а другое — более узкой.

В итоге за один оборот колёса проходят разный путь: длина окружности конуса разная в разных его сечениях. А так как колёса жестко связаны осью, поезду ничего иного не остается, как поворачивать вслед за рельсами. Если ты запустишь кататься по столу самый обычный стакан (его донце обычно меньше в диаметре, чем край), то увидишь это же явление. Но все же и без реборд никак, они нужны на всякий непредвиденный случай, ведь пути отнюдь не идеального качества. Только вот чем выше скорость, тем сильнее удары по рельсу, резче толчки и опаснее движение.

Шары вместо колес

Вот Николай Ярмольчук и думал, как бы избавиться от «вредных» реборд. И в 1924 году придумал: а что если вместо дисковых колес использовать шары и запустить их по желобу? Такое колесо само себе и жесткая ось колесной пары, и коническая поверхность качения во всех направлениях. А если его сделать достаточно большим, то еще и эффект гироскопа добавится — будет не вагон, а такой ванька-встанька, которого не уронить. Значит, и скорость у нового вида транспорта может быть огромной — насколько позволит мощность двигателя.

Изначально изобретатель предполагал, что шар сам по себе и станет вагоном поезда, а в нем на стабилизированной невращающейся платформе должны будут размещаться двигатель, органы управления, пассажиры, грузы и т. д. Но после учебы в МВТУ и Московском энергетическом институте (МЭИ) автор познал жесткие правила конструкторского дела, стал инженером, в результате чего первоначальная идея приобрела более реалистичные очертания: вагон на двух огромных шарах вместо колесных тележек и лоток вместо пары рельсов. В 1929 году в Московском институте инженеров транспорта высокому начальству показали модель такого вагона.

Модель произвела неизгладимое впечатление: вагончик шустро носился по уложенному на полу лотку, лихо проходя радиусы и вовсе не проявляя желания улететь куда-нибудь в сторону.

Реализация проекта

Конечно, тянуть будущие шаропоезда предстоит не архаичному паровозу. Двигатель должен быть только электрическим (спасибо МЭИ). О своих шароэлектролотковых составах (сокращенно — ШЭЛТ) автор мог говорить долго и вдохновенно. Не менее вдохновенно и убедительно он писал. Сколько там сегодня идет поезд от Москвы до Ленинграда? 12 часов даже вышедший на линию в 1931 году новейший состав «Красная стрела». А ШЭЛТ с его 300 км/ч покроет это расстояние за два часа! До Владивостока сколько — больше недели? Так поезжайте на ШЭЛТе, чуть больше суток — и на месте. С какой скоростью летает новейший серийный пассажирский самолет 1931 года АНТ-9 и сколько везет пассажиров? Ах, 228 км/ч и девять человек… А зачем он нужен, если в один вагон ШЭЛТа вмещаются 110 граждан СССР?

Строить для шаропоездов пути тоже проще, чем для обычных составов: лотки будут бетонные, их можно отливать на заводе и на месте укладывать секциями (в те годы еще не придумали современные путеукладчики, шпалы и рельсы клали на насыпь вручную, отдельно друг от друга, и крепили костылями тоже вручную). А какая экономия дефицитного металла! Ведь стальные рельсы станут не нужны.

Изначально изобретатель предполагал, что шар сам по себе и будет вагоном поезда

В итоге демонстрация модели, многочисленные статьи и выступления Ярмольчука произвели желаемый эффект. В том же 1929 году при Народном комиссариате путей сообщения создали специальный отдел — Бюро опытного строительства сверхскоростного транспорта по разработке и реализации изобретения Н. Г. Ярмольчука. В духе времени, чтобы не сломать язык, новое КБ получает свою аббревиатуру — БОССТ. Конструктору дали коллектив сотрудников и возможность реализовать свои наработки.

В марте 1931 года заместитель председателя Совета народных комиссаров (СНК) и Совета труда и обороны (СТО) СССР В. В. Куйбышев ознакомился с работами бюро и опытными моделями, после чего в апреле того же года коллегия Наркомата путей сообщения приняла решение изготовить первый экспериментальный шаровагон и построить шародром для него около подмосковной станции Северянин Ярославской железной дороги (сегодня это место уже в Москве, рядом с проспектом Мира, примерно там, где тянутся железнодорожные пути товарной станции).

На работы выделялся миллион рублей, эти деньги использовались не только на зарплату (89 инженеров, техников, плотников и слесарей, строивших пока еще не полноразмерный бетонный, а опытный деревянный лотковый путь), но и на устройство огорода. Вот такая специфика голодной эпохи. Всесоюзный журнал «Огонек» писал по этому поводу так: «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».

Аэромотовагон Абаковского

Латыш Валериан Иванович Абаковский работал шофером в Тамбовской ЧК, а в свободное время занимался изобретательством. В 1921 году он собрал аэромотовагон из старой железнодорожной дрезины, деталей от машин и самолетов со свалки. Экипажная часть дрезины была снабжена обтекаемым корпусом, вмещавшим более 20 пассажиров. В движение ее приводил двигатель с пропеллером. Разгонялось чудо техники до 140 км/ч — для 1921 года самолетный результат. При этом расход бензина был не чета авиационному. Но шум мотора и воздушного винта делал дрезину не слишком пригодной для движения по городской местности.

Летом 1921 года в Москве проходил Третий конгресс Коммунистического Интернационала. 23 июля иностранных коммунистов решили прокатить из Москвы до Тулы на аэро­мотодрезине Абаковского. В Тулу приехали благополучно. Но вот когда 24 июля ехали обратно, аэромотовагон вылетел на большой скорости с пути. Железнодорожные пути после войны находились в скверном состоянии и не были пригодны для перемещения по ним с высокими скоростями. Из 22 пассажиров тогда погибли семь человек, в том числе и сам конструктор.

Абаковского похоронили в братской могиле на Красной площади в Москве, возле Спасской башни.

Первый и последний

В апреле 1932 года был готов первый шаровагон. Не совсем настоящий — уменьшенный в пять раз, но уже способный вместить двух пассажиров. Правда, пока только лежа на специальных клеенчатых подушках: высоты игрушечного вагончика не хватало, чтобы человек мог свободно сидеть. Вагон представлял собой цилиндр диаметром около 80 сантиметров и длиной более 6 метров с окошками-иллюминаторами, игравшими преимущественно декоративную роль. Опирался вагон на пару обрезиненных полых стальных шароидов — так изобретатель назвал катки в форме шара со срезанными боковинами. Шароиды имели порядка метра в диаметре, даже больше высоты вагона, так что гироскопический эффект они создавали довольно значительный, восстанавливая вертикальное положение при любом наклоне, как происходит с мотоциклом или велосипедом. Катки находились внутри вагона, лишь нижняя их часть выступала через проемы в полу. Таким образом, центр тяжести оказывался максимально низко, и устойчивость обеспечивалась отменная. В каждом катке размещался электродвигатель, через фрикционное зацепление приводивший его во вращение. Ось катка крепилась к раме вагона через простые полуэллиптические рессоры.

К осени 1932 года любопытствующие, заглянув за высокий забор, могли видеть уже состав из пяти вагончиков. Передний вагон получил красивый аэродинамичный обтекатель, сделавший низко сидящий над лотковой трассой поезд похожим не то на огромного червяка, не то на блестящую сине-красную змею. Над лотком размещались токоведущие трубы — не провода, как это делается сегодня. Токосъемником служила катившаяся по этим направляющим трубам каретка, гибким проводом связанная с вагоном. Труб было три, поскольку двигатели использовались трехфазные, в отличие от современных моторов постоянного тока.

Корреспондент журнала «Знание — сила» Д. Липовецкий по заданию редакции прокатился на шаропоезде и опубликовал свои впечатления: «Когда я влезал в узкий вагончик и готовился к опытному пробегу по трехкилометровому кольцу, откровенно говоря, меня мучили сомнения и даже страх. Мне казалось, что поезд должен соскочить с лотка на быстром ходу, что он обязательно перевернется, произойдет что-то неожиданное и скверное. Но ничего такого не случилось. Мягко и чуть заметно покачиваясь, без грохота и обычного в поездах железного перестука колес шаропоезд глотал пространство. На кривых он самопроизвольно наклонялся, сохраняя равновесие. Одетые в резину шары бесшумно вертелись, унося вперед металлическую змею с огромной скоростью».

Монорельс Шиловского

Петр Петрович Шиловский увлекался применением гироскопов везде — от транспорта до стабилизации артиллерийских орудий, от успокоения качки на судах до указателя курса на самолетах. Поэтому неудивительно его стремление приспособить гироскоп и на железной дороге. Зачем?

А вот зачем: вагончик с массивным маховиком, горизонтально вращающимся под полом, сможет, как цирковой эквилибрист, устойчиво ехать по одному рельсу. Значит, можно сэкономить на втором рельсе, на длине шпал, упростить конструкцию стрелок и так далее. Маховик раскручивался до высоких оборотов электромотором, и даже при аварийном отключении его поезд бы не опрокинулся: инерции маховика хватило бы на продолжительное время, в течение которого состав успел бы остановиться и опустить боковые опоры-подножки. Планировалось, что поезд будет состоять из моторного и пассажирского вагонов обтекаемой формы на 50 пассажиров. В движение со скоростью до 150 км/ч его должны были приводить два двигателя по 240 л. с.

В 1921 году началось строительство монорельсовой линии протяженностью 32 километра между Петроградом и Царским Селом. Для уменьшения объема земляных работ до Царского Села линию предполагалось вести по насыпи бывшей царской железной дороги, а далее, до Гатчины, планировалось совместить дорогу с существующей железнодорожной колеей, уложив между обычными рельсами посередине третий рельс для гироскопического поезда Шиловского. Успели построить 12 километров монорельсового пути и заказать подвижной состав, но в мае 1922 года финансирование проекта закончилось. Петр Шиловский эмигрировал в Англию, где продолжил работу в Sperry Gyroscope Company.

Для Всемирного Союза Советских республик

С пассажирами макетный поезд мчался по трассе со скоростью 70 км/ч. Лотковый путь представлял собой два кольца, соединенных стрелочным переводом, суммарной длиной около трех километров. Конец 1932 года и весна с летом 1933-го прошли в испытательных работах. Проверялась работа тормозов, устойчивость состава, изобреталось рациональное устройство пути и стрелок. В итоге экспертный совет по проекту во главе с академиком С. А. Чаплыгиным вынес положительное заключение, порекомендовав ШЭЛТ к внедрению в народное хозяйство. К этому времени Ярмольчук уже разработал до некоторой степени проекты настоящих «больших» шаропоездов в двух габаритах — нормальном и среднем.

В частности, вагоны поезда нормальных габаритов должны были опираться на гигантские катки диаметром 3,7 метра, двигаться со скоростью 300 км/ч и обеспечивать колоссальную пропускную способность пути: в считанные дни можно будет перевозить население целых городов. Ну а средний габарит предполагался для использования на пригородных трассах (вообще говоря, он разрабатывался больше для опытной эксплуатации) и имел более скромные параметры: катки диаметром всего по 2 метра и скорость 180 км/ч. Состав из трех вагонов, в каждом по 82 сидячих места, должен был достигать в длину 25 метров.

Поезд должен был двигаться со скоростью 300 км/ч и обеспечивать колоссальную пропускную способность пути

13 августа 1933 года Совет народных комиссаров своим постановлением обязал Комиссариат путей сообщения приступить к строительству опытно-эксплуатационной шаролотковой дороги. Рассматривались два варианта будущей дороги: от Москвы до Звенигорода или от Москвы до Ногинска. В итоге Ногинск был признан более перспективным направлением, так как именно на востоке Подмосковья разворачивалось строительство большой индустриальной зоны, предполагавшей пассажиропоток до пяти миллионов человек в год. Начались изыскательские работы по 50-километровому маршруту, который должен был начинаться в Измайлове для удобства пересадки на ШЭЛТ от конечных остановок трамваев и нового перспективного вида транспорта — московского метро.

Постройку первой в мире революционной шаролотковой трассы средних габаритов планировалось закончить к осени 1934 года, приурочив очередную победу советской науки и техники к 17-й годовщине Октябрьской революции. Не дожидаясь даже начала строительства, шаропоезда уже распропагандировали на всю страну. Поэт Владимир Нарбут, как и многие, увлеченный новой идеей, посвятил ШЭЛТу стихи: «По неглубокому лотку (почти по желобу для кегель) он пущен. Он летит под гул, снаряд напоминая некий». Сам Николай Ярмольчук, обращаясь к советским детям в своей статье в журнале «Пионер», увлеченно рассказывал: «Шаропоезд создан в нашей стране как детище Октября, и, когда вы будете взрослыми, по Всемирному Союзу Советских Республик, я убежден, будут проложены шаролотковые пути». Однако ни в 1934 году, и никогда вообще шаролотковая дорога так и не была построена.

Как, кстати, и Всемирный Союз Советских Республик. Более того, после 1934 года о ШЭЛТе как-то разом замолчали. Изобретателя посадили и расстреляли? Нет, к счастью, Ярмольчук дожил до 1978 года, продолжая работать инженером, хотя уже и в менее амбициозных проектах. Так в чем же дело?

Аэропоезд Вальднера

В 1933 году механик-моторист Севастьян Вальднер, а точнее, барон фон Вальднер (изобретатель происходил из рода эльзасских немцев, приехавших в Россию после Французской революции) запатентовал свое изобретение — скоростной монорельсовый вагон. Две гондолы обтекаемой формы, соединенные в верхней части двумя крыльями малого удлинения, как бы охватывают расположенные треугольником несущие рельсы эстакады. Центр тяжести всей системы находится ниже верхнего рельса, так что вагон весьма устойчив. Опорные тележки располагаются в крыльях и передают на верхний рельс вес вагона, а направляющие горизонтальные колеса размещены в нижних частях гондол и соприкасаются с нижними рельсами, удерживая вагон на виражах.

Горизонтальные колеса соединены с вагоном гидравлической пружинной муфтой, между буксой и рамой установлены резиновые прокладки (подобные элементы будут внедряться на железнодорожном транспорте лишь в 1950-е годы). Аэропоезд вмещает 300 пассажиров — как современный широкофюзеляжный аэробус. Два двигателя по 530 л. с. с воздушными винтами будут гнать этот нелетающий самолет по рельсам эстакады со скоростью 250–300 км/ч.

В конце октября 1933 года в московском Парке культуры и отдыха им. А. М. Горького была построена модель аэропоезда длиной 2,5 мет­ра с электромотором. Она скользила по 474-метровой кольцевой эстакаде со скоростью до 120 км/ч. Движение было абсолютно устойчивым. Вдобавок зимой выяснилось, что, даже когда московские трамваи вставали из-за снежных заносов, аэропоезд мчался по рельсу как ни в чем не бывало.

В 1934–1935 годах на известной уже читателю станции Северянин был построен опытный участок эстакады в натуральную величину. В 1934 году началась разработка 530-километровой трассы Ташауз — Чарджоу в Туркестане.

Для большей экономичности аэропоезд предполагалось снабдить дизельными двигателями, а при переправе через Аму-Дарью, чтобы не строить дорогой мост, вагоны, направляемые эстакадой, должны были плыть по воде. Из-за этого американский журнал Popular Science в том же 1934 году назвал изобретение Севастьяна Вальднера «амфибийным поездом».

Неяркий финал

Ничего сенсационного по этому поводу сказать не получится. Нет, не прилетели марсиане, чтобы украсть секретные чертежи. И Гитлер не запретил из ревности Сталину реализовать проект, который по степени пафосности превосходил бы его собственные идеи имперского гигантизма. Все намного проще и прозаичнее: начали считать. И вот тут-то оказалось, что еще в ходе испытаний зимой 1932–1933 года были проблемы с расчист­кой лоткового пути от снега и наледи, которые оставлять нельзя: поезд на огромной скорости улетит в пространство как с трамплина. А как снег и лед убирать на всем протяжении даже опытного 50-километ­рового пути? А если до Владивостока? Далее. Качество советской резины в 30–40-е годы прошлого века было, мягко сказать, не блестящим. Ее еще и не хватало, порой до половины грузовиков в автохозяйствах стояли «разутыми». А тут обрезиненные катки… И сколько резина на них прослужит под нагрузкой в десятки тонн на бетонных лотках? А как сделать бетонные стрелки? А во сколько миллионов это все выльется?

Высокая скорость? Так уже разрабатываются новые проекты пассажирских самолетов, намного лучше АНТ-9; их выход на воздушные линии — вопрос нескольких лет. Да, сто человек самолет не увезет за один раз — но есть ли спрос на скоростные перевозки в больших масштабах? Уезжающему на сезонные работы в Москву крестьянину из-под Тамбова эта скорость так ли важна? Одним словом, экономическая выгода от внедрения ШЭЛТов, которые за счет скорости, большей пропускной способности пути и снижения затрат на его строительство (может быть, а может и нет) должны были оказаться в несколько раз эффективнее обычных железных дорог, обернулась сплошными рисками и убытками. Более того, по сумме капитальных затрат проект оказался вообще неподъемным для СССР. Хватало и других задач, явно более насущных.

Шли годы, и некоторые заложенные в ШЭЛТ идеи находили подтверждение практикой. Уже не в едином проекте, а сами по себе, поштучно. Во многих странах есть поезда метро на обрезиненных колесах, скоростным поездам придают обтекаемые «самолетные» формы. Придуманные Ярмольчуком в добавление к обычным воздушные тормоза в виде поднимаемых тормозных щитков давно стали обычными не только в авиации. Так что при всей фантастичности монорельсового шаролоткового проекта отдельные его элементы очевидно опередили свое время.