Ball electrolot train navržený N.G. Jarmolčuk

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

V průběhu historie železniční dopravy se pravidelně objevují nové odvážné projekty, které mohou vést ke skutečné revoluci v této oblasti. Ne všechny takové návrhy však dosahují praktického využití.

Většina odvážných projektů zůstává v historii jako nadějné, ale neperspektivní technické kuriozity. Poslední jmenované zahrnují mnoho vývoje, včetně tzv. elektrický transport míčků navržený N. G. Jarmolčuk.

Autorem tohoto projektu byl mladý inženýr Nikolaj Grigorievič Jarmolčuk. Po službě v armádě a účasti v občanské válce dostal práci jako montér na Kurské dráze, kde pracoval několik let. Při práci na železnici se Jarmolčuk naučil různé vlastnosti tohoto druhu dopravy a postupem času dospěl k závěru, že je nutné vytvořit novou třídu takových systémů. V té době bylo jedním z hlavních problémů, kterým se různí specialisté zabývali, zvyšování rychlosti vlaků. Yarmolchuk po prostudování stávajících železnic a vozového parku dospěl k závěru, že není možné použít stávající řešení a že je třeba vyvinout zcela novou dopravu.

Jarmolčuk ve svých dopisech poukázal na to, že výraznému zvýšení rychlosti brání řada faktorů, včetně samotného návrhu železničních tratí a kol. Během pohybu, poznamenal strojník, je dvojkolí drženo na kolejích pouze okolky. V tomto případě se dvojice může pohybovat podél své osy, narážet na kolejnici a další nepříjemné jevy. S jednoduchým zvýšením rychlosti pohybu se měly zvýšit takty, zvýšit zatížení podvozku vlaku a zvýšit riziko jeho zničení. K odstranění těchto jevů byly zapotřebí pásy a podvozek zcela nové konstrukce.

Zkušený vlak SHEL. Zima 1932-1933 Fotografie Wikimedia Commons

Již v roce 1924 N. G. Yarmolchuk navrhl novou verzi trati a podvozku vlaku, což podle jeho názoru umožnilo výrazně zvýšit rychlost pohybu a také se zbavit souvisejících problémů. Podle autora projektu měl být místo kolejiště použit skluz kulatého tvaru. Po takovém tácu se měla pohybovat koule vhodných rozměrů. Při pohybu vysokou rychlostí nebylo sférické kolo vystaveno úderům a mohlo se také samo orientovat v závislosti na trajektorii pohybu.

V první verzi slibného projektu autor navrhoval použití vozů zcela nového designu. Skříň vozu měla mít kulový tvar a pojmout všechny potřebné agregáty včetně elektrárny a kabiny pro cestující. Vnější povrch pouzdra měl působit jako nosná plocha a být v kontaktu s vaničkou. Díky této konstrukci se vůz mohl pohybovat po skluzu vysokou rychlostí a udržovat optimální náklon díky včasnému naklánění při vjezdu do zatáček. Pro úsporu místa a dosažení maximálního možného výkonu bylo navrženo vybavit novou dopravu elektromotory.

Nadějný systém dostal název „Sharoelectrolytic transport“nebo zkráceně SHELT. Pod tímto označením zůstal Jarmolčukův projekt v historii. Kromě toho se v některých pramenech uvádí název „ball train“. Obě označení byla ekvivalentní a byla používána paralelně.

Během několika příštích let Jarmolčuk vystudoval Moskevskou státní technickou univerzitu a Moskevský energetický institut, což mu umožnilo získat znalosti a zkušenosti potřebné k realizaci jeho projektu. Mladý inženýr se přitom snažil svým vynálezem zaujmout odpovědné osoby. V četných dopisech různým úřadům popsal výhody svého systému SHELT. Podle jeho názoru umožnila výrazně zvýšit rychlost vlaků a tím zkrátit jízdní dobu. Elektrická kuličková doprava by v tomto případě mohla konkurovat i letectví, přičemž měla výhodu v podobě větší kapacity nákladu i cestujících.

Nikolay Grigorievich Yarmolchuk během testů. Záběr z týdeníku

Další výhodou jeho projektu N. G. Yarmolchuk zvažoval úsporu některých materiálů a zjednodušení výstavby silnic. Bylo navrženo vyrobit podnos pro slibný vlak ze železobetonu, což umožnilo drasticky snížit spotřebu kovu. Navíc by se dala sestavit z továrně vyrobených sekcí, čímž se zkrátila doba potřebná k sestavení nové koleje. Nutno podotknout, že koncem dvacátých a začátkem třicátých let neexistovalo speciální zařízení pro pokládku kolejnic, proto většinu úkonů při pokládce kolejiště prováděli dělníci ručně. Projekt SHELT tak získal další výhodu oproti stávajícím systémům.

Nicméně až do určité doby Jarmolčukovy návrhy nikoho nezajímaly. Tato reakce úředníků byla způsobena několika faktory. Nový projekt bylo potřeba otestovat a výstavba nových tratí pro nadějné vlaky SHEL se ukázala jako příliš nákladná. Z tohoto důvodu až do konce dvacátých let zůstal Jarmolčukův projekt pouze na papíře.

Po získání inženýrského vzdělání vynálezce pokračoval ve vývoji projektu a provedl v něm významné změny. Rozhodl se tedy opustit kulové vozy a použít kolejová vozidla méně odvážného a neobvyklého vzhledu. Nyní bylo plánováno použití vozu klasického uspořádání, vybaveného originálním podvozkem. Kovový kočár měl mít dvě velká kola umístěná v jeho přední a zadní části. S tímto uspořádáním vozu bylo možné zachovat všechny pozitivní vlastnosti, které jsou systému SHELT vlastní, a také zvětšit objem pro přizpůsobení užitečné hmotnosti.

Nadějný vlak se měl pohybovat pomocí dvou kol ve tvaru „koule“– koule s odříznutými bočními díly, v jejímž místě se nacházela náprava a závěsné prvky. Šaroidy byly navrženy tak, aby byly kovové a potažené gumou. Uvnitř těla takového kola měl být umístěn elektromotor odpovídajícího výkonu. Náprava kola byla spojena s konstrukcí vozu a točivý moment se měl přenášet z motoru na kulovou karoserii pomocí třecího nebo ozubeného převodu. Charakteristickým znakem navrhovaných kol bylo umístění jejich těžiště pod osou otáčení: motor byl zavěšen pod nápravou. Tímto uspořádáním bylo možné udržet optimální polohu v prostoru při manévrování.

Ukázka stability kola. Po naklonění by se měl vrátit do normální vzpřímené polohy. Zpravodaj kardr

Upravená verze kulového vlaku mohla podle výpočtů autora dosáhnout rychlosti asi 300 km/h a přepravit až 110 cestujících. Bylo tedy možné dostat se z Moskvy do Leningradu za pár hodin a cesta z hlavního města do Irkutska by trvala o něco déle než jeden den a ne týden, jako ve stávajících vlacích. Aktualizovaná verze projektu měla oproti „klasickým“vlakům značnou výhodu v rychlosti a překonala osobní letadla z hlediska přepravní kapacity.

Aktivní práce na projektu SHELT, podporovaném vládními agenturami, začala v roce 1929. Stalo se tak poté, co N. G. Jarmolčuk s pomocí specialistů z Moskevského institutu dopravních inženýrů postavil model slibného systému. Po tácu, který stál přímo na podlaze laboratoře, se celkem rychle pohyboval hodinový vozík na „koulích“. Maketa vlaku byla předvedena zástupcům Lidového komisariátu železnic a tato ukázka na ně silně zapůsobila. Cesta byla pro projekt otevřena.

Několik měsíců po testování rozložení vytvořil Lidový komisař železnic Bureau of Experimental Construction of Bullet Transport pro vývoj a implementaci N. G. Jarmolčuk (BOSST). Úkolem této organizace bylo vytvořit plnohodnotný projekt s následnou výstavbou zmenšeného prototypu systému SHELT. Po úspěšném dokončení těchto prací se pak dalo počítat s výstavbou plnohodnotných dopravních systémů nového typu.

Projekční práce pokračovaly až do časného jara 1931. Poté byla vedení státu předvedena dokumentace k projektu SHELT a zanedlouho Lidový komisariát železnic objednal stavbu prototypu nadějného vlaku. Za tímto účelem byly přiděleny finanční prostředky ve výši 1 milionu rublů a také úsek poblíž stanice Severyanin na Jaroslavli (nyní území Moskvy).

Na stavbě experimentální skluzové dráhy a rozsáhlého modelu vlaku se podílelo 89 specialistů. Vzhledem ke specifické situaci s jídlem na poskytovaném místě museli specialisté postavit nejen prototyp nového typu silnice, ale také zřídit zeleninovou zahrádku. Na 15 hektarech byla vysazena různá zelenina, což umožnilo specialistům řešit zadané úkoly, aniž by je rozptylovaly různé problémy třetích stran. Přidělené plochy tak byly využity co nejefektivněji.

Vnitřní sestavy kol: rám a pod ním zavěšený elektromotor. Záběr z týdeníku

Na jaře 31. získal Jarmolčuk podporu nejen Lidového komisariátu železnic, ale i tisku. Tuzemské noviny a časopisy začaly o novém projektu SHELT psát a chválit jej a upozorňovat na očekávané výhody oproti stávající technologii. Bylo konstatováno, že osobní elektrické kulové vlaky budou moci jezdit pětkrát až šestkrát rychleji než „klasické“a v případě nákladních vlaků je možné dokonce dvacetinásobné zvýšení rychlosti. Kapacita nových komunikací by mohla být minimálně dvojnásobná oproti stávajícím.

Samozřejmě zazněly i kritické názory. Mnoho odborníků hovořilo o přílišné složitosti projektu, vysokých nákladech na jeho realizaci a některých dalších problémech. Přesto se odpovědné osoby rozhodly pokračovat ve stavbě experimentálního vlaku SHEL a vyzkoušet Jarmolčukův návrh v praxi s odhalením všech dosavadních výhod a nevýhod.

V průběhu roku 1931 se tým BOSST zabýval výstavbou experimentální skluzové dráhy. Kvůli úspoře peněz a času byla menší verze takové silnice postavena ze dřeva. V nízké výšce nad terénem byla na dřevěný rám umístěna konkávní podlaha z prken. Podél cesty byly podpěry ve tvaru U, které podpíraly systém přenosu elektřiny. Místo drátů tradičních pro moderní elektrickou dopravu byly použity trubky. Během testů byly použity dvě konfigurace systému elektrického napájení. V prvním z nich jedna z trubek visela téměř pod samotnou příčkou podpěry, další dvě - níže. Druhá konfigurace znamenala umístění všech tří trubek na stejné úrovni.

Experimentální dřevěná dráha byla dlouhá asi 3 km. Vedle byla umístěna malá elektrická rozvodna, která měla napájet potrubí proudem požadovaných parametrů. Podle některých zpráv byla stavba trasy dokončena koncem roku 1931 nebo začátkem roku 1932. Montáž prvního prototypu vozu byla brzy dokončena.

Upevnění kola v těle. Záběr z týdeníku

Montáž prvního vozu SHEL byla dokončena v dubnu 1932. Jednalo se o stavbu dlouhou asi 6 m o průměru 80 cm. V přední části vozu byla k dispozici kuželová kapotáž. Vůz, jak vyplývá z projektu, byl vybaven dvěma kulovými koly, v hlavové a ocasní části. Průměr kol přesahoval 1 m. Výrazně vyčnívala z karoserie a mohla vytvořit znatelný gyroskopický efekt, který vůz držel v požadované poloze. Elektrárna v podobě dvou třífázových elektromotorů byla umístěna uvnitř kol. Vozy měly poměrně velký volný objem, který bylo možné využít pro přepravu testovacího nákladu nebo dokonce cestujících. Vůz měl také okna a malá dvířka pro přístup do vnitřku trupu. Pro přenos elektřiny dostal vůz podvozek upevněný na troleji a spojený se střechou kabelem a kabelem.

Do podzimu byly postaveny další čtyři vozy, v důsledku čehož už po experimentální trati jezdil celý vlak. Konstrukce dalších vozů umožnila nejen otestovat samotnou životaschopnost vynálezu, ale také vyřešit některé problémy související s interakcí několika vozových jednotek na trati.

Dostupné motory umožnily experimentálnímu vlaku dosáhnout rychlosti až 70 km/h. Konstrukce kulových kol a další vlastnosti nového transportu zajistily stabilní chování bez ohledu na rychlost pohybu a vlastnosti dráhy. Kulový vlak sebevědomě projížděl zatáčkami, mírně se nakláněl správným směrem, ale nevykazoval žádnou touhu převrátit se. Gyroskopický efekt, který N. G. Yarmolchuk, vedlo k očekávaným výsledkům.

Do léta 1933 se tým specialistů BOSST zabýval různými testy perspektivního dopravního systému ve zmenšené verzi. Současně probíhal vývoj návrhu vlaku a studie optimálních variant kolejí. Inženýři si museli lámat hlavu zejména nad návrhem šipky pro skluzovou dráhu. Vlastní provoz ŠELTŮ bez výhybek a dalšího speciálního traťového zařízení nebyl možný a jejich vznik byl spojen s určitými obtížemi.

První zkušební jízdy absolvoval zkušený vlak bez jakékoli zátěže. Později, když byla stanovena a potvrzena spolehlivost systému, začaly cesty s nákladem, včetně cestujících. Rozměry vozů umožňovaly přepravu dvou osob, které však musely být v poloze na lehu, pro což byly v provizorních kabinách umístěny matrace. Během testů D. Lipnitskiy, novinář publikace Znanie is Sila, navštívil testovací místo a byl odvezen do experimentálního vlaku SHEL. Později napsal, že se při přípravě na cestu obával možné nehody. Vlak by se mohl převrátit, vyletět z podnosu atd. Přesto se prototyp vozu jemně a tiše rozjel a projel po trati bez problémů a dokonce i bez „tradičního“železničního drnčení kol. Na zakřivených úsecích trati se vlak nakláněl a udržoval rovnováhu.

Tělo zkušeného míčového vlaku bez zadní stěny. Je vidět kolo a jeho zavěšení. Záběr z týdeníku

Testy prototypu vlaku začaly na podzim roku 1932, proto se specialisté během zkušebních jízd potýkali s problémy. Práci vlaku SHEL ztěžoval sníh a led na dřevěné dráze. Před zahájením zkušebních jízd musely být očištěny, protože původní podvozek vlaku tyto nerovnosti nezvládal, zejména při vysokorychlostním provozu. Ve fázi testování byl takový problém považován za nevyhnutelné zlo a smířil se s ním, ale později se stal jedním z faktorů, které ovlivnily osud celého projektu.

Projektová dokumentace a zkušební protokol byly po ukončení kontrol předány zvláštní odborné radě, která měla rozhodnout o dalším osudu systému SHELT. Skupina specialistů v čele s S. A. Chaplygin zkontroloval dokumentaci a dospěl k pozitivním závěrům. Projekt podle odborníků neměl vážné problémy, které by narušovaly jeho plnohodnotné využití, a doporučili zahájit i výstavbu plnohodnotných tras pro kuličkovo-elektrickou dopravu.

V létě 1933 N. G. Yarmolchuk a jeho kolegové vyvinuli dvě verze plnohodnotných vlaků SHEL ve dvou rozměrech, tzv. normální a průměrné. „Průměrný“vlak byl určen pro závěrečné zkoušky, mohl být provozován i na reálných kolejích. V této konfiguraci byly vozy vybaveny kulovými koly o průměru 2 m a mohly nést až 82 sedadel pro cestující. Konstrukční rychlost takového transportu dosahovala 180 km/h. Předpokládalo se, že vozy střední velikosti budou spojeny do vlaků po třech a v této podobě budou vozit cestující na příměstských linkách.

Všechny rané plány měly být plně realizovány v „normálním“vagonu. Slibný transport měl v tomto případě dostat kola o průměru 3,7 m a korbu odpovídajících rozměrů. Konstrukční rychlost pohybu dosáhla 300 km / h a uvnitř trupu bylo možné uspořádat nejméně 100-110 sedadel. S ohledem na vysoké rychlosti pohybu musel být takový vlak vybaven nejen mechanickými, ale i aerodynamickými brzdami. Posledně jmenované byly soustavou rovin na povrchu těla, protažených napříč proudícím vzduchem. Podle některých výpočtů BOSST by trať s vagóny nebo vlaky normální velikosti mohla mít kolosální kapacitu: slibné vlaky by mohly během několika dní přepravit obyvatelstvo celého města. V tomto případě byla zajištěna výrazná převaha nad stávající železniční dopravou.

Po ukončení práce rady v čele s Chaplyginem rozhodla 13. srpna 1933 Rada lidových komisařů o dalším osudu projektu SHELT. Lidový komisariát železnic dostal pokyn postavit první plnohodnotnou tácovou dráhu pro zkušební provoz. Nová trasa by se mohla objevit na směru Moskva-Noginsk nebo Moskva-Zvenigorod. Po analýze stávající situace a stávajících plánů bylo rozhodnuto postavit dálnici do Noginsku. V té době začala výstavba nové průmyslové zóny východně od Moskvy. Předpokládalo se, že v tomto směru by osobní doprava mohla dosáhnout 5 milionů lidí ročně, proto byla potřeba nová doprava s odpovídajícími ukazateli. Na žádost Rady lidových komisařů měla být stavba nové trasy dokončena do podzimu 1934.

Foto z tuzemského tisku. Prototyp vlaku veze cestujícího. Fotografie Termotex.rf

První plnohodnotná žlabová trať měla začínat v Izmailovu, aby se dělníci mohli dostat na nádraží tramvají nebo metrem a poté přestoupit na vlak SHEL a jít do práce. Vysokorychlostní prostorná doprava by mohla výrazně změnit logistiku Moskvy a moskevského regionu a zlepšit její hlavní parametry. V očekávání nové dopravy s unikátními ukazateli začal tuzemský tisk opět chválit původní projekt N. G. Jarmolčuk.

Očekávání tisku a občanů se však nenaplnila. Koncem roku 1934 nové nádraží neotevřelo cestujícím dveře a do práce je nevozily nové elektrické kulové vlaky. Navíc ani nezačali stavět dálnici a nádraží. Před zahájením výstavby dálnice a související infrastruktury specialisté slibný projekt znovu prověřili a došli k závěrům, které vedly k jeho zamítnutí.

Konstrukční rychlost a kapacita vagónů i další přednosti nové dopravy vypadaly atraktivně, ale v navržené podobě měla spoustu nevýhod. V první řadě to byla složitost návrhu jak samotného vlaku SHEL, tak trasy pro něj. Například použití železobetonové žlabové dráhy umožnilo snížit cenu kovu, ale zkomplikovalo stavbu a vyžádalo si nasazení dalších výrobních zařízení. Sériová stavba nových vlaků si rovněž vyžádala odpovídající úsilí a náklady.

K pesimistickému závěru vedla i analýza navržených projektů elektrického kuličkového vlaku. Úroveň technologie, která v té době existovala, neumožňovala postavit požadované vozidlo s přijatelnými vlastnostmi. Velké otázky vyvolal například zdroj pryžového povlaku kulových kol při jízdě po betonu. V podmínkách nedostatku gumy by taková nuance projektu mohla mít vážné negativní důsledky. Velký a těžký vlak SHEL musel být navíc vybaven motory příslušného výkonu a dalším speciálním vybavením, které buď chybělo, nebo bylo příliš drahé.

I při úspěšné výstavbě korýtkové dráhy a kuličkových vláčků pro ni by její provoz byl spojen s řadou vážných problémů. Například při testování prototypu vlaku v zimě museli specialisté BOTTS pravidelně čistit dřevěnou trať od sněhu a ledu. Takové nečistoty narušovaly normální průběh vlaku a při vysokých rychlostech mohly dokonce vést k vraku. Pravděpodobně si v této souvislosti odborníci vzpomněli na havárii Abakovského leteckého vozu v roce 1921. Poté kvůli špatné kvalitě železniční trati vysokorychlostní vůz vyletěl z kolejí, což vedlo ke smrti několika cestujících. Vzduchový vůz se pohyboval rychlostí asi 80 km/h a Jarmolčukův projekt předpokládal mnohonásobně vyšší rychlost a v důsledku toho byl vlak vystaven ještě většímu riziku.

Článek z časopisu Modern Mechanix, únor 1934. Foto Wikimedia Commons

Kromě technických problémů se objevily i ekonomické. Projekt výstavby jedné dálnice o délce asi 50 km se ukázal jako příliš nákladný a jeho perspektiva se stala předmětem sporů. Vzhledem k výhodám oproti stávající dopravě se vlak SHEL nezdál proveditelný. Některé úspory cestovního času nebo možnost přepravit o něco více cestujících nemohly ospravedlnit extrémně vysoké náklady.

Kombinace technických, technologických, provozních a ekonomických vlastností a problémů vedla k uzavření projektu, který byl o několik měsíců dříve považován nejen za slibný, ale také schopný radikálně změnit podobu dopravy. Stavba první dálnice Moskva-Noginsk byla krátce po zahájení, nejpozději v prvních týdnech roku 1934, omezena. Zaměstnanci podniků nové průmyslové zóny kvůli tomu v budoucnu využívali pouze stávající způsoby dopravy, což však nebránilo realizaci plánů na industrializaci moskevské oblasti.

Poté, co padlo rozhodnutí opustit stavbu elektrické kuličkové dráhy, přestal tisk publikovat nadšené články. Postupem času se na kdysi slibný projekt zapomnělo. Experimentální trať u stanice Severyanin byla brzy jako nepotřebná demontována. Jediný experimentální vlak o pěti vagonech byl pravděpodobně sešrotován brzy po uzavření projektu. Nelze vyloučit, že byl nějakou dobu uložen v některé z organizací spojených s projektem SHELT, ale přesné informace o tom neexistují. Ví se pouze, že po roce 1934 se o experimentálních vozech nikde nemluvilo.

Autor projektu kuličkově-elektrické dopravy N. G. Jarmolčuk i přes neúspěch pokračoval v práci na slibných druzích dopravy a jejich jednotlivých součástech. Některé z jeho vývoje byly později dokonce použity na sériových vozidlech různých tříd.

Pokud je nám známo, Jarmolčuk nepřestal pracovat na přepravě SHEL, nicméně veškerý další vývoj v této oblasti provedl z vlastní iniciativy. Poslední zmínky o tomto projektu pocházejí z počátku sedmdesátých let. Během tohoto období se designér znovu pokusil nabídnout svůj vývoj vedení země a dokonce se pokusil získat schůzku s A. N. Kosygin. Publikum bylo odepřeno. N. G. Jarmolčuk zemřel v roce 1978 a poté se veškeré práce na kulové elektrické dopravě zastavily. Více než čtyři desetiletí po rozhodnutí zastavit stavbu byl projekt vyvíjen úsilím jediného projektanta. Po jeho smrti se nikdo nechtěl věnovat projektu, který byl kdysi považován za revoluci v dopravě.