През цялата история на железопътния транспорт редовно се появяват нови смели проекти, които могат да доведат до истинска революция в тази област. Не всички от тези предложения обаче имат практическа употреба. Повечето смели проекти остават в историята като обещаващи, но неперспективни технически любопитства. Последните включват много разработки, включително т.нар. електрически транспорт с топки, проектиран от Н. Г. Ярмолчук.
Автор на този проект е младият инженер Николай Григориевич Ярмолчук. След като служи в армията и участва в Гражданската война, той получава работа като монтьор на железопътната линия в Курск, където работи няколко години. Работейки на железопътната линия, Ярмолчук научава различни характеристики на този вид транспорт и с течение на времето стига до заключението, че е необходимо да се създаде нов клас такива системи. По онова време един от основните проблеми, с които се занимаваха различни специалисти, беше увеличаването на скоростта на влаковете. Ярмолчук, след като проучи съществуващите железопътни линии и подвижния състав, стигна до заключението, че е невъзможно да се приложат съществуващите решения и необходимостта от разработване на напълно нов транспорт.
В писмата си Ярмолчук посочи, че значително увеличаване на скоростта се възпрепятства от редица фактори, включително самия дизайн на железопътните коловози и колела. По време на движението, отбеляза инженерът, колоосът се държи на релсите само от фланците. В този случай двойката може да се движи по оста си, биейки се срещу релсата и други неприятни явления. С просто увеличаване на скоростта на движение, ударите трябваше да се увеличат, увеличавайки натоварването на ходовата част на влака и увеличавайки риска от неговото разрушаване. За да се премахнат тези явления, бяха необходими коловози и шаси с изцяло нов дизайн.
Опитен влак SHEL. Зима 1932-33
Още през 1924 г. Н. Г. Ярмолчук предложи нова версия на пистата и ходовата част на влака, която, по негово мнение, позволи значително да се увеличи скоростта на движение, както и да се отърве от свързаните с това проблеми. Според автора на проекта вместо релсова коловоза трябва да се използва улей с кръгла форма. По такава тава трябваше да се движи топка с подходящи размери. При движение с висока скорост сферичното колело не е подложено на побоища и може също да се ориентира в зависимост от траекторията на движение.
В първата версия на обещаващ проект авторът предложи да се използват автомобили с изцяло нов дизайн. Купето на автомобила трябваше да има сферична форма и да побере всички необходими възли, включително електроцентралата и пътническата кабина. Външната повърхност на кутията трябваше да действа като опорна повърхност и да е в контакт с тавата. С този дизайн автомобилът може да се движи по улея с висока скорост, поддържайки оптимално търкаляне поради навременното накланяне при влизане в завои. За да се спести място и да се постигне максимално възможно представяне, беше предложено новият транспорт да бъде оборудван с електрически двигатели.
Обещаващата система беше наречена "транспорт на Шароелектролот" или накратко SHELT. Под това наименование проектът на Ярмолчук остава в историята. Освен това някои източници споменават името „влак с топки“. И двете означения са еквивалентни и се използват паралелно.
През следващите няколко години Ярмолчук завършва Московския технически университет и Московския енергиен институт, което му позволява да придобие знанията и опита, необходими за изпълнението на неговия проект. В същото време младият инженер се опита да заинтересува отговорните лица със своето изобретение. В многобройни писма до различни власти той описва предимствата на своята система SHELT. По негово мнение това позволи значително да се увеличи скоростта на влаковете и по този начин да се намали времето за пътуване. В този случай сферичният електрически транспорт може да се конкурира дори с авиацията, като същевременно има предимството под формата на по-голям товарен и пътнически капацитет.
Промоционално видео:
Николай Григориевич Ярмолчук по време на тестове. Кадър от кинохрониката.
Друго предимство на неговия проект N. G. Ярмолчук обмисля да спести някои материали и да опрости пътното строителство. Предлагаше се да се направи тава за обещаващ влак от стоманобетон, което направи възможно драстичното намаляване на разхода на метал. В допълнение, той може да бъде сглобен от производствени производствени секции, като по този начин се намалява времето, необходимо за сглобяване на нова писта. Трябва да се отбележи, че в края на двадесетте и началото на тридесетте години не е имало специално оборудване за полагане на релси, поради което повечето операции при полагане на железопътни линии се извършват от работници на ръка. Така проектът SHELT получи още едно предимство пред съществуващите системи.
Въпреки това, до определен период от време предложенията на Ярмолчук не представляват интерес за никого. Тази реакция на длъжностните лица се дължи на няколко фактора. Новият проект трябваше да бъде тестван, а изграждането на нови линии за обещаващи влакове SHEL се оказа твърде скъпо. Поради тази причина до края на двадесетте години проектът на Ярмолчук остава само на хартия.
След като получи инженерно образование, изобретателят продължи да разработва проекта и направи значителни промени в него. Затова той реши да изостави сферичните автомобили и да използва подвижния състав с по-малко смел и необичаен външен вид. Сега беше планирано да се използва автомобил с класическо оформление, оборудван с оригинално шаси. Металният вагон трябваше да има две големи колела, разположени в предната и задната му части. С тази подредба на автомобила беше възможно да се запазят всички положителни качества, присъщи на системата SHELT, както и да се увеличи обемът, за да се побере полезният товар.
Обещаващият влак е трябвало да се движи с помощта на две колела във формата на "сферична" - сфера с отсечени странични части, на мястото на които са разположени оста и елементите на окачването. Предложено е шароидите да бъдат направени от метал и покрити с гума. Електрически мотор с подходяща мощност трябваше да бъде разположен вътре в тялото на такова колело. Оста на колелото е свързана към конструкцията на автомобила и въртящият момент трябва да се предава от двигателя към сферичното тяло с помощта на триене или предавка. Характерна особеност на предложените колела беше поставянето на центъра на тежестта им под оста на въртене: двигателят беше окачен под оста. С такава подредба беше възможно да се поддържа оптимално положение в космоса при маневриране.
Демонстрация на стабилност на колелото. След накланяне трябва да се върне в нормалното си изправено положение. Кардр от кинохрониките.
Модифицирана версия на сферичния влак, според изчисленията на автора, може да достигне скорост от около 300 км / ч и да превозва до 110 пътници. По този начин беше възможно да се стигне от Москва до Ленинград само за няколко часа, а пътуването от столицата до Иркутск ще отнеме малко повече от един ден, а не седмица, както в съществуващите влакове. Обновената версия на проекта имаше значително предимство пред "класическите" влакове по скорост и надмина пътническата авиация по товароносимост.
Активната работа по проекта SHELT, подкрепена от държавни агенции, започва през 1929 година. Това се случи, след като Н. Г. Ярмолчук, със съдействието на специалисти от Московския институт на транспортните инженери, изгради модел на обещаваща система. По подноса, стоящ точно на пода на лабораторията, доста бързо се движеше навита карета на „топки“. Моделът на влака беше показан на представителите на Народния комисариат на железниците и тази демонстрация им направи силно впечатление. Пътят беше отворен за проекта.
Няколко месеца след тестването на оформлението, Народният комисариат на железниците създава Бюрото за експериментално изграждане на куршумен транспорт, за да разработи и внедри изобретението на Н. Г. Ярмолчук (BOSST). Задачата на тази организация беше да създаде пълноценен проект с последващо изграждане на намален прототип на системата SHELT. Тогава с успешното завършване на тези работи може да се разчита на изграждането на пълноценни транспортни системи от нов тип.
Проектантската работа продължава до ранната пролет на 1931 година. Тогава документацията по проекта SHELT беше демонстрирана на държавното ръководство и скоро Народният комисариат на железниците разпореди изграждането на прототип на обещаващ влак. За това беше отпуснато финансиране в размер на 1 милион рубли, както и участък в близост до гара Северянин на Ярославската железопътна линия (сега територията на Москва).
89 специалисти са били ангажирани в изграждането на експериментална улейна пътека и мащабен модел на влака. Предвид специфичната ситуация с храната на предоставената площадка, специалистите трябваше да изградят не само прототип на нов тип път, но и да разбият зеленчукова градина. На 15 хектара бяха засадени различни зеленчуци, което позволи на специалистите да решат възложените задачи, без да се разсейват от различни проблеми на трети страни. По този начин разпределените площи бяха използвани възможно най-ефективно.
Вътрешни колела: рамка и електрически двигател, окачени под него. Кадър от кинохрониката.
През пролетта на 31-ви Ярмолчук получи подкрепа не само от Народния комисариат на железниците, но и от пресата. Вътрешните вестници и списания започнаха да пишат за новия проект SHELT и да го хвалят, обръщайки внимание на очакваните предимства пред съществуващата технология. Беше отбелязано, че пътническите електрически влакове с топка ще могат да пътуват пет до шест пъти по-бързо от „класическите“, а в случай на товарни влакове е възможно дори двадесеткратно увеличение на скоростта. Капацитетът на новите пътища може да бъде поне два пъти по-висок от съществуващите.
Естествено бяха изказани и критични мнения. Много експерти говориха за прекомерната сложност на проекта, високите разходи за неговото изпълнение и някои други проблеми. Въпреки това отговорните лица решиха да продължат изграждането на експериментален влак SHEL и да тестват предложението на Ярмолчук на практика, разкривайки всички съществуващи предимства и недостатъци.
През 1931 г. екипът на BOSST е ангажиран в изграждането на експериментална улейна писта. За да се спестят пари и време, по-малка версия на такъв път е построена от дърво. На малка височина над земята върху дървена рамка е поставена вдлъбната настилка от дъски. По протежение на пътеката имаше U-образни подпори, които поддържаха електропреносната система. Вместо жици, традиционни за съвременния електрически транспорт, бяха използвани тръби. По време на тестовете бяха използвани две конфигурации на електрическата система. В първата една от тръбите висеше почти под самата напречна греда на опората, а другите две - отдолу. Втората конфигурация включваше разположението на трите тръби на едно и също ниво.
Експерименталната дървена писта беше с дължина около 3 км. До него беше разположена малка електрическа подстанция, която трябваше да захранва тръбите с тока на необходимите параметри. Според някои доклади изграждането на трасето е завършено до края на 1931 г. или в началото на 1932 г. Сглобяването на първия прототип на автомобил скоро приключи.
Монтирането на колелата в корпуса. Кадър от кинохрониката.
Сглобяването на първата кола SHEL е завършено през април 1932 година. Това беше конструкция с дължина около 6 м с диаметър 80 см. В предната част на автомобила беше предвиден коничен обтекател. Колата, както се подразбира от проекта, е оборудвана с две сферични колела в главата и опашката. Диаметърът на колелата надвишава 1 м. Те изпъкват значително от тялото и могат да създадат забележим жироскопичен ефект, който задържа колата в желаната позиция. Електроцентралата под формата на два трифазни електродвигателя беше разположена вътре в колелата. Автомобилите имаха доста голям свободен обем, който можеше да се използва за превоз на тестови товари или дори пътници. Колата също имаше прозорци и малки вратички за достъп до вътрешността на корпуса. За пренос на електричество колата получи количка,фиксиран на контактната линия и свързан към покрива с кабел и кабели.
До есента бяха построени още четири автомобила, в резултат на което по експерименталната писта вече пътуваше цял влак. Изграждането на допълнителни вагони даде възможност не само да се тества жизнеспособността на изобретението, но и да се решат някои въпроси, свързани с взаимодействието на няколко единици подвижен състав на коловоза.
Наличните двигатели позволиха на експерименталния влак да достигне скорост до 70 км / ч. Дизайнът на сферичните колела и други характеристики на новия транспорт осигуряват стабилно поведение, независимо от скоростта на движение и характеристиките на пистата. Влакът с топка уверено премина през завои, като се наведе леко в правилната посока, но не показваше желание за преобръщане. Жироскопският ефект, който Н. Г. Ярмолчук, доведе до очакваните резултати.
До лятото на 1933 г. екип от специалисти на BOSST е ангажиран в различни тестове на обещаваща транспортна система в намален вариант. По същото време продължаваше разработването на конструкцията на влака, както и проучването на оптималните варианти на коловоза. По-специално, инженерите трябваше да озадачат дизайна на стрелката за трасето на улея. Действителната експлоатация на SHELT без превключватели и друга специална пистова техника не беше възможна и създаването им беше свързано с определени трудности.
Първите тестови пътувания бяха извършени от опитен влак без товар. По-късно, когато беше определена и потвърдена надеждността на системата, започнаха пътувания с товар, включително пътници. Размерите на автомобилите даваха възможност за транспортиране на двама души, но те трябваше да бъдат в легнало положение, за което матраци бяха поставени в импровизирани кабини. По време на тестовете Д. Липницки, журналист на изданието „Знание е сила“, посети мястото за тестване и беше качен на експериментален влак SHEL. По-късно той пише, че докато се подготвял за пътуването, се страхувал от възможна катастрофа. Влакът може да се преобърне, да излети от тавата и т.н. Независимо от това, прототипът на автомобила нежно и тихо потегли и се движеше по магистралата без никакви проблеми и дори без „традиционното“железопътно тракане на колелата. На извити участъци от коловоза влакът се наклони и запази равновесие.
Тялото на опитен топчен влак без задна стена. Виждат се колелото и окачването му. Кадър от кинохрониката.
Тестовете на прототипа на влака започнаха през есента на 1932 г., поради което специалистите срещнаха някои проблеми по време на тестовите писти. Работата на влака SHEL беше затруднена от сняг и лед върху дървената коловоза. Преди началото на пробните писти те трябваше да бъдат почистени, тъй като оригиналното шаси на влака не можеше да се справи с такива нередности, особено по време на високоскоростно движение. На етапа на тестване такъв проблем се смяташе за неизбежно зло и се примиряваше с него, но по-късно той се превърна в един от факторите, които повлияха на съдбата на целия проект.
След приключване на проверките проектната документация и протоколът от изпитването бяха предадени на специален експертен съвет, който трябваше да реши по-нататъшната съдба на системата SHELT. Група специалисти начело със S. A. Чаплигин прегледа документацията и стигна до положителни заключения. Според експерти проектът не е имал сериозни проблеми, които биха попречили на пълноценното му използване, а също така те препоръчаха започване на изграждането на пълноценни трасета за сферичен електрически транспорт.
До лятото на 1933 г. Н. Г. Ярмолчук и колегите му са разработили две версии на пълноценни влакове SHEL в две измерения, т.нар. нормално и средно. "Средният" влак беше предназначен за финални тестове и можеше да се експлоатира и на реални коловози. В тази конфигурация автомобилите са оборудвани със сферични колела с диаметър 2 м и могат да носят до 82 пътнически места. Проектната скорост на такъв транспорт достига 180 км / ч. Предполагаше се, че автомобилите със среден размер ще бъдат комбинирани във влакове от по трима и в тази форма ще превозват пътници по крайградски линии.
Всички ранни планове трябваше да бъдат изпълнени изцяло в „нормален“вагон. В този случай обещаващият транспорт трябваше да получи колела с диаметър 3,7 м и тяло със съответните размери. Проектната скорост достига 300 км / ч, а вътре в корпуса е възможно да се организират поне 100-110 места. С оглед на високите скорости на движение, такъв влак трябваше да бъде оборудван не само с механични, но и с аеродинамични спирачки. Последните представляват набор от самолети на повърхността на корпуса, простиращи се през входящия въздушен поток. Според някои изчисления на BOSST, коловоз с вагони или влакове с нормални размери може да има колосален капацитет: обещаващите влакове могат да транспортират населението на цял град само за няколко дни. В този случай беше осигурено значително превъзходство над съществуващия железопътен транспорт.
След приключване на работата на съвета, оглавяван от Чаплигин, на 13 август 1933 г. Съветът на народните комисари взема решение за по-нататъшната съдба на проекта SHELT. Народният комисариат на железниците е инструктиран да изгради първата пълноценна коловозна коловоза за пробна експлоатация. Новият маршрут може да се появи по посока Москва-Ногинск или Москва-Звенигород. След анализ на съществуващата ситуация и съществуващите планове беше решено да се построи магистрала до Ногинск. По това време започва строителството на нова индустриална зона на изток от Москва. Предполагаше се, че в тази посока пътникопотокът може да достигне 5 милиона души годишно, така че имаше нужда от нов транспорт с подходящи показатели. По искане на Съвета на народните комисари изграждането на новия маршрут трябваше да приключи до есента на 1934 година.
Снимка от местната преса. Опитният влак превозва пътник.
Първата пълноценна трасета трябваше да започне в Измайлово, така че работниците да могат да стигнат до гарата с трамвай или метро, а след това да се преместят на влака SHEL и да отидат на работа. Високоскоростният просторен транспорт може значително да промени логистиката на Москва и Московския регион, подобрявайки основните му параметри. В очакване на нов транспорт с уникални показатели, местната преса отново започна да хвали оригиналния проект на Н. Г. Ярмолчук.
Очакванията на пресата и гражданите обаче не бяха оправдани. В края на 1934 г. новата станция не отваря врати за пътниците и новите електрически влакове с топка не ги отвеждат на работа. Освен това магистралата и гарата дори не бяха построени. Преди да започнат строителството на магистралата и свързаната с нея инфраструктура, специалистите отново провериха обещаващия проект и стигнаха до заключения, които доведоха до отхвърлянето му.
Проектната скорост и вместимост на вагоните, както и други предимства на новия транспорт изглеждаха привлекателни, но в предложената форма имаше много недостатъци. На първо място, това беше сложността на конструкцията както на самия влак SHEL, така и на маршрута за него. Например, използването на стоманобетонна тава-релса позволи да се намалят разходите за метал, но усложнява конструкцията и изисква разполагането на допълнителни производствени съоръжения. Серийното изграждане на нови влакове също изисква съответни усилия и разходи.
Анализът на предложените проекти на електрическия сферичен влак също доведе до песимистично заключение. Нивото на технологията, което съществуваше по това време, не позволяваше изграждането на необходимото превозно средство с приемливи характеристики. Например ресурсът на гуменото покритие на сферичните колела при движение по бетон предизвика големи въпроси. Предвид липсата на каучук, подобен нюанс на проекта може да има сериозни негативни последици. Освен това големият и тежък влак SHEL трябваше да бъде оборудван с двигатели с подходяща мощност и друго специално оборудване, което липсваше или беше твърде скъпо.
Дори при успешното изграждане на корито и влакове за него, експлоатацията му ще бъде свързана с редица сериозни проблеми. Например, по време на тестване на прототип на влак през зимата, специалистите на BOTTS трябваше редовно да почистват дървената писта от сняг и лед. Такива замърсители пречат на нормалното протичане на влака и при високи скорости могат дори да доведат до катастрофа. Вероятно в този контекст експертите припомниха катастрофата на въздушната кола на Абаковски през 1921 година. Тогава, поради лошото качество на железопътния коловоз, високоскоростната кола излетя извън релсите, което доведе до смъртта на няколко пътници. Въздушният вагон се движеше със скорост от около 80 км / ч, а проектът на Ярмолчук предполагаше в пъти по-висока скорост и в резултат влакът беше изложен на още по-висок риск.
Статия от списание Modern Mechanix, февруари 1934 г.
Освен технически проблеми имаше и икономически. Проектът за изграждането на една магистрала с дължина около 50 км се оказа твърде скъп и перспективите му станаха обект на спорове. Имайки предимства пред съществуващия транспорт, влакът SHEL не изглеждаше осъществим. Някои спестявания във времето за пътуване или възможността за превоз на малко повече пътници не могат да оправдаят изключително високите разходи.
Комбинация от технически, технологични, оперативни и икономически характеристики и проблеми доведе до затваряне на проекта, който няколко месеца по-рано беше счетен не само обещаващ, но и способен да промени коренно външния вид на транспорта. Строежът на първата магистрала Москва-Ногинск е съкратен малко след началото, не по-късно от първите седмици на 1934 година. Поради това служителите на предприятията от новата индустриална зона в бъдеще използваха само съществуващите видове транспорт, което обаче не попречи на изпълнението на плановете за индустриализация на Московския регион.
След като беше взето решение да се откаже от изграждането на електрическата топка, пресата спря да публикува ентусиазирани статии. С течение на времето обещаващият някога проект беше забравен. Експерименталната писта близо до гара Северянин скоро беше демонтирана като ненужна. Единственият експериментален влак от пет вагона вероятно е бил бракуван скоро след затварянето на проекта. Не може да се изключи, че известно време той е бил съхраняван в една от организациите, свързани с проекта SHELT, но няма точна информация за това. Известно е само, че след 1934 г. експерименталните автомобили не се споменават никъде.
Авторът на проекта за сферично-електрическия транспорт Н. Г. Ярмолчук, въпреки неуспеха, продължи да работи по обещаващи видове транспорт и техните отделни компоненти. По-късно някои от разработките му дори са използвани на серийни превозни средства от различни класове.
Доколкото ни е известно, Ярмолчук не е спрял да работи по транспорта SHEL, но всички по-нататъшни разработки в тази област са извършени от него по негова собствена инициатива. Последните споменавания на този проект датират от началото на седемдесетте години. През този период дизайнерът отново се опита да предложи разработката си на ръководството на страната и дори се опита да си уговори среща с А. Н. Косигин. Аудитория бе отказана. Н. Г. Ярмолчук умира през 1978 г. и след това цялата работа по електрическия транспорт с топка спира. В продължение на повече от четири десетилетия след решението да се спре строителството, проектът е разработен с усилията само на един дизайнер. След смъртта му никой не искаше да продължи проект, който някога се смяташе за революция в транспорта.