Поезд-мотоцикл: однорельсовые железные дороги

Идея о том, что выгодней перемещаться по одному рельсу, чем по двум, родилась у изобретателей в 1820-х годах. История хранит сведения о проекте «Дорога на столбах» Ивана Эльманова. Известно, что инженер из подмосковного села Мячково всячески пытался найти инвесторов под свой проект монорельса, но безуспешно. А в Англии тем временем был построен первый в мире реально действующий монорельс. По нему возили грузы на военно-морской верфи. В течение последующих лет с завидной регулярностью появлялись проекты одноколейного транспорта, но прорыв произошел примерно сто лет назад, когда конструкторы придумали использовать гироскоп для поддержания устойчивости одноколейных транспортных средств.

В 1907 году Август Шерль в Берлине и независимо от него Луи Бреннан в Лондоне продемонстрировали публике модели однорельсовых поездов. А уже через пару лет тот же Бреннан в Джилингхеме (Великобритания) показал полноразмерный вагон на 50 пассажиров.

Джилингхемское чудо

10 ноября 1909 году в Джилингхеме, городке на юго-востоке Англии, британцы могли увидеть чудо-локомотив Луи Бреннана в действии. Он ездил по одному рельсу и поддерживал равновесие за счет гироскопической системы. Все желающие могли прокатиться на его платформе.

Юла для взрослых

Детская игрушка юла, будучи раскрученной, может довольно долго стоять вертикально, касаясь опорной поверхности кончиком своей оси. По этому же принципу были устроены и экспериментальные поезда той эпохи. Гироскоп, или, как говорили раньше, жироскоп, размещался в специальном отделении одноколейного вагона и за счет своего вращения позволял ему не только катиться по рельсу или туго натянутому канату, но и стоять на месте.

Современники с большим оптимизмом отзывались об однорельсовых дорогах, полагая, что в скором времени они совсем вытеснят привычные двухрельсовые. Действительно, вознесенные над землей на легких и компактных виадуках, они были бы гораздо удобнее в качестве скоростного городского транспорта, нежели распространенные тогда трамваи и конки. Однорельсовые дороги дальнего следования из-за меньшей материалоемкости путей и повышенной скорости передвижения поездов обещали быть гораздо выгоднее привычных двухрельсовых. Большие надежды на изобретение возлагали и военные ведомства, заинтересованные возможностью быстрого строительства подъездных путей.

Но были и поводы для скепсиса. Нерешенным оставался вопрос постоянного поддержания равновесия подвижного состава. На двухколейном составе при остановке и стоянке можно было просто выключить двигатель, на одноколейном требовалось постоянно поддерживать вращение маховика. Конечно, можно было обойтись и без вращающегося гироскопа — для этой цели у вагонов имелись специальные предохранительные упоры. Они могли выручить в случае поломки двигателя и постепенного прекращения вращения маховика. Но пользоваться ими было не слишком удобно. Кроме того, каждая новая раскрутка массивного маховика требовала времени.

Как работал автомобиль Шиловского?

Устойчивость двухколесного автомобиля поддерживалась за счет массивного ротора, вращавшегося с высокой угловой скоростью. При кренах и перемещениях пассажиров внутри автомобиля для поддержания стабильного положения кузова использовался гироскопический эффект. В горизонтальном положении автомобиль находился до тех пор, пока новоевозмущение не вызывало нового наклона.Описанная работа гироскопического стабилизатора повторялась вновь, пока горизонтальное положение автомобиля снова не быловосстановлено. Суть гироскопического эффекта в том, чтоесли мы пытаемся повернуть ось вращающегося маховика в плоскости, перпендикулярнойплоскости его вращения, то она будет поворачиваться не в том направлении, в котором ее пытаются сдвинуть. Работала система под держания равновесия следующим образом. При посадке пассажиров корпус автомобилястремился повернуться вокруг продольной осиСС. При таком повороте металлический шар,находящийся внутри трубки переключателя,перекатывался в сторону наклона и замыкалодну из двух пар управляющих контактов.Тем самым включался электродвигатель,который создавал момент, воздействующий на гироскоп относительно оси BB. В зависимостиот наклона автомобиля замыкалась одна из пар контактов, и электромотор вращался либов одну, либо в другую сторону. Под воз действием электродвигателя гироскоп, а вместес ним и кузов автомобиля получали прецессионное движение вокруг продольной оси СС.В результате кузов автомобиля выравнивался,уменьшая наклон к горизонту. Когда экипажвозвращался в исходное положение, шар размыкал управляющие контакты, электромоторпереставал воздействовать на гироскоп и поворот автомобиля вокруг оси СС прекращался.

Наш рельс

Тем не менее опыты и расчеты показывали, что идея постройки однорельсовой дороги вполне здравая и сулит выгоду. Поэтому попытки построить такую дорогу неоднократно предпринимались. В 1911 году на Аляске строилась однорельсовая дорога протяженностью 160 км. О судьбе этого проекта история хранит молчание. А вот «Красная газета» от 15 апреля 1921 года сообщает: «Президиум ВСНX обсуждал вопрос о сооружении однорельсовой жироскопической железной дороги. Постановлено использовать ныне бездействующую бывшую царскую ветку Петроград — Детское Село — Александровка. Путиловский завод исполняет уже раму и корпус двухвагонного поездного состава. Пробный поезд будет готов через год. Он рассчитан на 150-верстную скорость в час. Такая скорость для двухрельсовых дорог была пока недоступна». Автором проекта этого поезда выступал Петр Петрович Шиловский.

Губернатор, влюбленный в механику

Представитель древнего дворянского рода, Петр Петрович получил юридическое образование, обучался юриспруденции в России и Германии. Вернувшись на родину, он работал следователем в Луге, под Петербургом, потом стал журналистом, затем опять занял должность следователя, теперь в Новоржеве. В свободное время играл на скрипке и даже всерьез подумывал о карьере музыканта.

Показав себя незаурядной личностью на административных должностях, Шиловский получил пост вице-губернатора в Уральске, затем в Екатеринославе и Симбирске. Наконец, в 1910 году Петр Петрович стал губернатором Костромы. Но, будучи государственным деятелем, Шиловский не забывал о своем увлечении — маховичном транспорте.

Весной 1909 года Шиловский получил патент за № 27091 на «Устройство для сохранения равновесия повозок или других находящихся в неустойчивом положении тел». Причем изобретение свое он запатентовал не только на родине, но и в Англии, Германии, Франции и США. «В природе нормальное, правильное, естественное передвижение вперед, — пишет изобретатель, — есть продвижение по линии, а не по плоскости».

В апреле 1911 года Петр Петрович инкогнито представил модель своей однорельсовой дороги на выставке в Петербурге, приуроченной к 75-летию первой российской железной дороги. Но нет ничего тайного, что не стало бы явным. Журналисты докопались до истины. На выставке Шиловский заявил, что планирует постройку настоящего, большого гиропоезда. Но начались неприятности по службе, Костромского губернатора перевели в удаленный Петрозаводск, а вскоре он подал в отставку, переехал в Петербург и занялся техническим творчеством.

Англо-русский двухколес

Гиропоезд был не единственным проектом конструктора. Шиловский уже давно вынашивал идею постройки двухколесного автомобиля. Но в России реализовать такой проект было проблематично, и изобретатель отправился в Лондон. Вскоре английская фирма Wolseley Tool & Motorcar Company принялась за создание чуда Шиловского. Летом 1914 года двухколесный автомобиль появился на улицах Лондона, удивляя и восхищая обитателей мегаполиса.

Гирокар Шиловского при массе 2750 кг имел колесную базу длиной 3969 мм. Для удержания баланса использовался 600-килограммовый маховик диаметром 1 м и толщиной 12 см. Он раскручивался электромотором мощностью 1,25 л.с., питавшимся от генератора основного бензинового двигателя мощностью 24 л.с. производства той же фирмы Wolseley.

Неизвестно, какой была бы судьба машины Шиловского, если бы не война. Первая мировая надолго заморозила инновационный проект. Тем не менее имя Шиловского снова появилось на слуху в 1921 году.

Вернувшийся в Россию изобретатель успешно пережил войну и сложные революционные годы, был даже обласкан новой властью. Перед ним открылись невиданные перспективы. Шиловский получил от советского правительства заказ на создание первого в мире гиропоезда. Удалось организовать собственное конструкторское бюро и привлечь к проекту таких блестящих специалистов, как Николай Жуковский, Иван Мещерский, Петр Папкович.

Одноколейки Луи Бреннана

В начале ХХ века ирландец Луи Бреннан был самым известным в Европе разработчиком гироскопического транспорта. В 1909 году он представил публике полноразмерный одноколейный локомотив и катал на нем всех желающих.

За почти 80 лет жизни Бреннан изобрел несколько интересных устройств, но не все задуманное осуществилось.

Луи Бреннан долгое время прожил в Австралии, где разработал оригинальную управляемую торпеду. В 1880 году Бреннан приехал в Англию, чтобы продать патент на это изобретение британскому адмиралтейству. По слухам, на этом контракте изобретателю удалось заработать колоссальную сумму — более £100 000. Эти деньги позволили Бреннану посвятить себя другому увлечению — гироскопическому аппарату. В 1903 году он патентует одноколейный гироскопический поезд. Но дальше демонстрации дело не пошло, и после Первой мировой Бреннан занимается другими техническими вопросами. С 1919 по 1926 год он конструирует вертолет. Летательный аппарат Бреннана был близок к реализации, но в 1926 году финансирование проекта было прекращено. Технический прогресс, к которому Бреннан всегда стремился, в итоге его и погубил. В январе 1932 года в швейцарском Монтрё Луи Бреннан был сбит автомобилем.

В 1921 году началась постройка той самой однорельсовой дороги, которую мы упоминали. Газета «Петроградская правда» 14 августа 1921 года сообщала: «Закончены подготовительные работы по постройке однорельсовой дороги Петроград — Гатчина. Разработаны все необходимые проекты и схемы, имеются материалы, продовольствие и рабочая сила. Постройка дороги начнется в ближайшие дни». Гиропоезд создавался как электровоз с собственной генераторной станцией, оснащенной двумя ДВС по 250 л.с. Предполагалось, что поезд будет состоять из двух вагонов обтекаемой формы — моторного и пассажирского на 50 человек (по другим данным — общей вместимостью 400 пассажиров). Скорость движения должна была доходить до 150 км/ч. Поэтому модель поезда продувалась в аэродинамической трубе Политехнического института.

Удалось проложить около 12 км однорельсового пути (от Детского Села до Средней Рогатки). На заводах Санкт-Петербурга вовсю шла постройка гиропоезда. Однако вокруг бушевала Гражданская война, и в мае 1922 года работы пришлось остановить.

Гирокары Шиловского

Шиловский снова перебрался в Англию, работал в Sperry Gyroscope Company и всячески пытался убедить инвесторов в перспективности одноколейного транспорта. В 1924 году он представил в Лондоне концепцию своей машины в усовершенствованном виде. В ней маховик имел отдельную раму, позволявшую наклонять его ось по сигналу датчиков крена.

А что же случилось с самой машиной? Оказывается, после того как Шиловский уехал в Россию, автомобиль долгое время стоял в цехах Wolseley Tool & Motorcar Company. Подумав, что русский граф погиб на войне, англичане решили захоронить его машину. (Есть, впрочем, предположение, что британцы таким способом пытались спасти уникальную машину от уничтожения в годы Первой мировой войны.) Когда Шиловский навестил своих бывших партнеров, англичане, разумеется, были сильно удивлены, однако погребенный автомобиль решили не выкапывать. То ли Шиловский в нем уже не нуждался (он признавал, что его первый прототип технически был недостаточно совершенен), то ли мешала железная дорога, проложенная после войны над местом захоронения.

Тем не менее в 1938 году все-таки состоялась эксгумация гирокара. Сотрудники английской компании провели его реставрацию и поставили в музей, чем сильно обрадовали состарившегося русского графа. Он до последних своих дней продолжал верить, что будущее принадлежит двухколесным машинам. После войны Петр Шиловский умер, а вскоре пришел конец и его музейному автомобилю. Англичане с трудом в это верят, но в 1948 году удивительная машина была сдана в металлолом.