Колесо на колесе: паровозы

Колесо на колесе: паровозы

Чего только не выдумывали изобретатели конца XIX — начала XX века в поисках новых конструкций и путей оптимизации старых. Иногда, глядя на фотографии исторических паровозов, вспоминаешь фильм «Назад в будущее» и даже удивляешься, что изображенное чудо — это не машина времени, а всего лишь паровой локомотив. В общем, однажды американский инженер Холман подумал, что ставить паровоз напрямую на рельсы — это очень просто. И усложнил задачу.

Конец XIX века был периодом бурного развития железнодорожного транспорта. В США ежедневно прокладывались километры (точнее, мили) железных дорог, сеть покрывала дикие западные земли, требовались новые локомотивы и вагоны. Количество паровозостроительных компаний росло как на дрожжах, причем многие из них за свою историю построили один-два паровоза — и разорились. У  публики каждая новая техническая новинка вызывала восторг и уверенность в том, что именно это — паровоз будущего. Но в 1887 году на Нью-Джерсийской железной дороге появилось нечто совершенно необыкновенное. Новый паровоз компании Holman Locomotive вызывал у инженеров и механиков недоумение, а   у  простого люда - море эмоций и слепую веру в прогресс. С  виду диковинка напоминала обыкновенный паровоз типа «Америкен» (2−2-0  по советской классификации или 4−4-0 по американской), но ее колеса не касались рельсов вовсе…

Первый паровоз системы Холмана (1887) представлял собой обычный тип 4−4−0, поставленный на дополнительные тележки. Во втором поколении «холмановского абсурда» (1897) на тележках располагались только колеса спаренных (ведущих) осей.

Собственно, это и был обычный 4−4-0, просто модернизированный предприятием Holman. Колеса удивительной машины стояли не на рельсах, а на дополнительных тележках; через фрикционную передачу они передавали вращательный момент ведомым колесам тележек, которые, в свою очередь, уже контактировали с рельсами. Ширина колеи оставалась обыкновенной — 1435 мм.

Никакого выигрыша усложнение не приносило, только сопротивление за счет трения становилось больше, а риск поломки увеличивался (чем больше деталей — тем скорее сломается конструкция). Логически объяснить причину создания уродца мог разве что сам Уильям Дженнингс Холман, владелец Holman Locomotive Company. Гораздо позже, в 1895 году, Холман даже запатентовал свое «изобретение» (US 546153); проблемы у него возникли разве что с обоснованием полезности конструкции, ведь технически паровоз Холмана был безусловно новаторской идеей.

Итак, что же за подноготная была у паровоза Холмана? Как уже говорилось, конкуренция в железнодорожной отрасли в те годы была бешеная. И дела у крошечной компании Holman шли очень плохо. Вместо того чтобы гнаться за прогрессом и пытаться превзойти остальных, господин Холман принял другое, довольно рисковое решение. Он купил старый паровоз типа 4−4-0 (будем пользоваться американской классификацией), поставил на колеса фрикционные ободья, поместил полученную красоту на тележки, все подогнал — и запустил паровоз по ветке Нью-Джерсийской дороги. Конечно, диковина привлекла внимание.

Холман рекламировал свой паровоз как мог. Он проводил многочисленные презентации, покупал целые газетные полосы, половина страны была увешана рекламными плакатами. Зевакам Холман объяснял (употребляя совершенно абсурдные с точки зрения физики утверждения), что данная конструкция приведет к трехкратному увеличению скорости при той же мощности паровой установки, а большее количество точек соприкосновения с рельсами позволит избежать проскальзывания колес, и  это тоже будет работать на увеличение скорости и  уменьшение пустых затрат мощности. Наконец, кульминацией рекламной кампании было предложение быстро и легко «усовершенствовать» любой существующий паровоз, превратив его в холман-тип. Конечно, такую услугу оказывала только Holman Locomotive Company.

И самое главное: Холман выпустил акции на сумму от $25 до 100 — на общую сумму $10 млн (по крайней мере так было заявлено). Обратите внимание — конец XIX века, на пару долларов можно неделю прожить. И в то время как инженеры и железнодорожники трубили о мошенничестве, Холман продал почти все акции — их покупали простые люди, ничего не понимавшие в физике и механике, зато легко ведущиеся на рекламу. Энгус Синклер в своей книге «Развитие локомотива» пишет, что одна его знакомая по имени Марион Френч вложила в акции Холмана с трудом скопленные $570 и  следующие 20 лет ждала, когда же ей начнут выплачивать дивиденды.

Многие газеты привлекали технических специалистов, чтобы те прокомментировали явление. Сначала большинство сходилось на том, что Холман — безграмотный самоучка, не понимающий законов физики. Лишь после того как он исчез со всеми вырученными деньгами, оставив паровоз в наследство представителям Нью-Джерси, стало понятно, что он в первую очередь гениальный мошенник. Локомотив стал известен под названием «Абсурд Холмана».

Но в 1894 году Холман внезапно вернулся (видимо, деньги кончились) и  заказал локомотивостроительной компании Baldwin Locomotive Works аж три паровоза своей системы, заплатив вперед только за один. Система была немного другая. Направляющие колеса стояли непосредственно на рельсах, а на тележках покоились только две ведущие оси. Да и тележки были несколько другой конструкции и схемы зацепления; патент на нее Холман тоже получил — в 1898 году (US 597557). В итоге за заводские ворота тремя годами спустя, в 1897 году, вышел всего один Baldwin системы Холмана. Но даже на нем Холман успел неплохо подзаработать, снова выпустив серию акций новообразованной The Holman Locomotive and Speeding Truck Co и со свистом их реализовав. После очередного исчезновения Холмана злосчастный паровоз переделали в обычный 4−4-0 и отправили искупать свое позорное прошлое в Канзас.

Холман не пропал окончательно и  бесповоротно. Чуть позже, в  1904  году, он получил патент на составной трехчастный железнодорожный рельс, который так и не смог нигде пристроить. В защиту Холмана нужно сказать, что инженером он был неплохим  - суммарно получил семь патентов на различные усовершенствования для железной дороги (с 1856 по 1904 год). Еще один патент всплыл в 1926  году, но он, скорее всего, принадлежал однофамильцу, потому что к тому моменту Холману было как минимум 90 лет. Во времена второй кампании по объегориванию населения он выглядел примерно на 60.

В   патентах указано, что проживал он то в Миннесоте, то в   Индиане, то в  Канзасе. А больше о  нем толком ничего и неизвестно.

Но в истории техники Холман останется как изобретатель самого абсурдного в мире паровоза. И, пожалуй, как человек, который очень ловко всех обманул. Причем дважды.

Паровоз Лаферрера

Холман не был первооткрывателем идеи размещения одного колеса над другим. В далеком 1850 году французская фирма Entreprise Geneve Laferrère изготовила в единственном экземпляре не менее оригинальную конструкцию.

Проблема заключалась в том, что в  середине XIX века не было стандарта на единую ширину колеи. В общем-то, и сегодня в разных странах мира железнодорожная колея может иметь разную ширину — от 610 до 2000 мм (не считая детских железных дорог). А Большая западная железная дорога в Великобритании в течение длительного времени (до 1892 года) и вовсе имела ширину 2140 мм. Конструкция Laferrère была одной из попыток сделать переход от одной ширины колеи к другой.

Паровоз Лаферрера

Верхняя часть локомотива представляла собой обычный паровоз типа 0−6-0 для дороги с шириной колеи 1000 мм. Если же возникала необходимость пустить паровоз по колее 1435 мм, то тележки просто менялись местами: верхняя шла вниз, а нижняя - вверх. Более того, устройство позволяло сменить колею, не останавливая паровую машину! Надо сказать, что с точки зрения механики конструкция Лаферрера гениальна, тем более для середины XIX века. Другой вопрос в том, что она, по сути, никому не понадобилась и на этом разработка прекратилась.

Паровоз Лаферрера окутан тайной со всех сторон. Патентов на эту конструкцию не существует, до наших дней дошло одно-единственное изображение системы, и даже название производителя считано с бляшки, хорошо видной на картинке. Сочетание «инженер Лаферрер» встречалось в той самой статье из Scientific American от 1888 года, для которой паровоз и был перерисован из какого-то французского издания (вероятнее всего, Genie Civil).

Паровоз Фонтейна

Наконец, стоит рассказать еще об одной удивительной конструкции, известной сегодня как «Уродец Фонтейна».

В 1881 году компания Grant Locomotive Works (Патерсон, Нью-Джерси) построила для канадской железной дороги уникальный локомотив, спроектированный детройтским инженером Юджином Фонтейном. Этот локомотив наделал много шуму и еще несколько лет привлекал внимание как инженеров-механиков, так и праздной публики.

Паровоз Фонтейна. В отличие от хитроумного мошенника Холмана, инженер Юджин Фонтейн искренне верил в функциональность своей конструкции. В принципе, она и функционировала, только выигрыша не давала ни в силе, ни в скорости. В 1881—1882 годах успели построить три паровоза такой схемы.

Ведущее колесо локомотива Фонтейна располагалось на уровне бойлера и посредством фрикционной передачи вращало колесо, непосредственно движущееся по рельсам. Сам Фонтейн утверждал, что данная разработка позволит заметно увеличить скорость паровоза. «Сегодня мы имеем ситуацию, когда увеличение скорости доступно только через увеличение количества подаваемого топлива, что ведет к дополнительным затратам, - писал Фонтейн. — Моя конструкция позволит разрушить иллюзию невозможности движения по другому пути…» Он сделал свой вывод на основе того, что вращение ведущего колеса большого диаметра (72 дюйма), причем не подверженного давлению массы паровоза, требует меньших затрат энергии, нежели обычная схема. Нижнее фрикционное колесо (ведомое), размещенное на той же оси, что и соприкасающееся с рельсами, имело диаметр меньший, 56 дюймов, что также уменьшало затраты и позволяло развить большую скорость. Наконец, система Фонтейна повышала безопасность движения. Железные дороги США были, не станем скрывать, довольно корявыми (особенно на западе), и нередко поезда сходили с рельсов просто по причине низкого качества укладки. Фонтейн разнес систему привода и ведущие колеса, что серьезно уменьшало обратное воздействие кривой дороги на приводные рычаги, повышая надежность и долговечность конструкции.


Ледяной локомотив Натаниэля Грю

Граница между паровозом и паровым трактором очень тонка: первый идёт по рельсам, а второй — по любой поверхности. Кажется: поставь локомотив на шины или гусеницы, и он перестанет быть представителем железнодорожного транспорта.

А в 1861 году англичанин Натаниэль Грю спроектировал и построил при участии фирмы Messrs. Neilson & Co. паровоз… на полозьях! Грю незадолго до этого был в России, где был потрясён количеством снега и более того — тяжёлыми дорожными условиями. Локомотивы откровенно буксовали на заснеженных рельсах. И Грю придумал паровоз, специально предназначенный для России.

Замечательное (и наивное) изобретение Грю имело длину в 15 футов, и при этом весило около 12 тонн, а передвигаться должно было на задних колёсах с короткими стальными шипами для лучшего сцепления. А вот спереди вместо колёс были установлены сани, которые по идее Грю прекрасно могли скользить по заснеженной дороге, тем самым расчищая путь для ведущих колёс. Уже по доставке в Москву паровоз был оборудован закрытой кабиной с подогревом, подведённым от парового котла.

Как ни странно, Россия приняла проект, и паровоз Грю был приобретён купцом Солодорниковым, которому исправно служил всю зиму 1861−62 годов — правда, не на железной дороге, а на речном льду, перевозя груз и пассажиров. Далее след локомотива теряется в истории, хотя по некоторым данным уже следующей зимой 1862−63 годов он провалился под лёд и остался там навсегда.


К сожалению, Фонтейн несколько заблуждался, что и было доказано за несколько лет эксплуатации паровоза на дороге Canada Southern Railway, для которой он был создан. В  отличие от Холмана, который, вполне вероятно, вдохновился именно идеей детройтского инженера, Фонтейн искренне надеялся усовершенствовать паровоз. Его система оказалась не лучше и не хуже обычной и потому была экономически нецелесообразна ввиду технологической сложности. Впоследствии уникальный паровоз был перестроен в обычную рабочую лошадку типа 4−2-2.

Впрочем, по системе Фонтейна на первых порах, в 1882 году, было изготовлено еще два паровоза: первый  - для Pennsylvania Railroad, второй  - для Wheeling and Lake Erie Railroad. Все подобные паровозы активно эксплуатировались.

Подводя итог, можно сказать, что человеческое воображение безгранично. И какой бы абсурдной ни казалась с первого взгляда та или иная конструкция, стоит создать ее хотя бы для того, чтобы прогресс не останавливался ни на секунду.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2011).
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.