24 февруари 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Мания по една ос

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 07 септември 2015 в 16:10 54090

В началото на ХХ век в Англия и Германия почти едновременно се появяват някакви странни транспортни средства. Изглеждало, че бъдещето е за двуколесните автомобили и едноколесните влакове.

Идеята, че е по-лесно да се движиш на една релса, вместо на две, се зародила у изобретателите окоро 1820 г. Хенри Р. Палмър патентовал първия в света монорелсов път на 22 ноември 1821 г. През 1825 г. в Англия бил построен първият в света наистина действащ еднорелсов влак. По него се превозвали товари за корабостроителница.

През следващите години се появяват все по-нови и нови проекти за еднорелсов транспорт, но пробивът дошъл едва сто години по-късно, когато конструкторите се досетили да използват жироскоп за поддържане устойчивостта на едноколесните превозни средства.

Въртележка за възрастни

Една детска въртележка, щом веднъж ѝ е придадена инерция, може доста дълго да стои вертикално, опирайки се единствено на своята ос. Точно на този принцип били устроени и експерименталните еднорелсови влакове. Жироскопът се помещавал в специално отделение на еднорелсовия вагон и чрез въртенето си му позволявал не само да се плъзга по релсата или силно опънато стоманено въже, но и да стои стабилно на място.

Съвременниците се изказали за еднорелсовите влакове с изключителен оптимизъм и предполагали, че в скоро време те съвсем ще изместят обикновените двурелсови. Действително, изнесени върху земята върху лек и компактен релсов пакет, те били много по-удобни за скоростен градски транспорт в сравнение с разпространените тогава трамваи и конски файтони. Еднорелсовият път на дълги разстояние печелел, както поради по-ниската материалоемкост за изграждането на пътя му, така и заради по-високата скорост на придвижване.

Но имало и поводи за скептицизъм. Нерешен оставал въпросът за постоянното поддържане на равновесието на подвижния състав в състояние на покой. На обикновения дилижанс с четири колела машинистът можел просто да изключи двигателя, докато еднорелсовият имал само една ос и се нуждаел от постоянно поддържане на движението на маховика. Разбира се, скоро бил изобретен и начин, който елиминирал въртящия се жироскоп – на вагоните се монтирали специални дървени подпори или, както ще видим, и други приспособления. Те биха могли да спасят вагона от падане в случай на повреда в двигателя и спиране на движението на маховика. Само че използването им не било особено лесно, тъй като били тежки, а и след това всяко задействане на маховика за нов старт на вагона се нуждаело от време.

Проекти и варианти

Чертеж за монорелсов вагон на Хенри Р. Палмър – доказано първият монорелс в света

Опитите да създадат работоспособен монорелсов път, вече с парова тяга, се възобновили в края на ХІХ век. Удобствата и преимуществата на системата били оценени веднага. През 1887 г. в Германия и САЩ били изградени прототипи на електрически монорелсови транспорти.

Първите монорелси били окачени, а парните монорелсови линии имали своеобразна полуокачена конструкция. Вагонът лягал на носеща релса, а стабилността се осигурявала от странични направляващи релси, свързани с нея. Сечението на пътя било А-образно. Връхната точка е главната (носеща) релса, а напречната линия и страниците – направляващите. Но с появата на електрически монорелси отново започнала да се използва окачената конструкция.

Парният монорелс General Le-Roy Stone бил изложен пред публика през 1876 г. във Фейърмънт парк, Пенсилвания. Богато украсеният двоен вагон имал две задвижващи колела, като задните се задействали от парна машина.

Имало идеи и за дървен еднорелсов път. Така например, линията Sonoma Prismoidal имала проектна дължина 11 км. между Сонома в Северна Калифорния и Бухта Сан Пабло. Били построени обаче само 5,5 км. между Сонома и Норфолк.

Височината на единствената релса била 38 см. и за 1 миля били нужни 4500 долара – два пъти повече от изграждането на теснолинеен двуколесен път със същата дължина. Проектантът ѝ Джоузеф Кон даже предложил да се построи повдигната над земята призмообразна линия в Сан Франциско по Маркет стрийт, но собствениците на магазини въстанали, тъй като се уплашили от спадане на оборота – хората нямало да искат да пътуват с този вид транспорт.

Монорелсът (на долната снимка) бил с лека и трайна стоманена конструкция, за разлика от дебелите дървени греди. Демонстрацията му била широко огласена от печата, но други линии по този образец не били построени.

1886 г. - Enos Electric Railway в Ню Джърси – първият окачен еднорелсов транспорт

По 200-метровата решетъчна естакада се движел вагон, развиващ при пълен товар от 3,2 тона скорост от 15 км/ч. Имало и рекуперация (връщане на електроенергията в мрежата при спиране на влака).

През 1907 г. Август Шерл в Берлин и независимо от него Луис Бренън в Лондон демонстрирали на публиката образци на еднорелсови влакове. А след няколко години Бренън показал в Джилингам (Англия) истински вагон за 50 пътници.

През 1911 г. в Сиатъл бил създаден прототипът на монорелс на Уилям Бойс, който бил с дървени релси. Вестник "Сиатъл Таймс" изразил надежда, че в скоро време такива дървени транспортни линии ще дадат възможност да се превозват пътници и товари със скорост около 30 км/ч. Липсата на финансиране обаче провалила проекта.

Най-футуристичната идея за монорелсов транспорт обаче безспорно е тази на Джордж Бени. Той бил издигнат над обикновена ЖП линия. Два двигателя с по 60 к.с., всеки с пропелер с четири перки, се захранвали от влаковата контактна мрежа и развивали върхова мощност от 240 к.с. – тоест скорост около 160 км/ч.

Положението на вагона се стабилизирало от допълнителни тежести под дъното, от което цялата естакада ставала по-тежка и обемна. Отвътре вагоните били много луксозни. Имало план такава линия да свързва Лондон и Париж, като над Ламанша пътниците трябвало да бъдат превозвани от хидросамолет. Голямата депресия обаче сложила кръст на проекта на Джордж Бени. Той умрял на 65 г., а на надгробния му камък пишело: "Идеите му бяха правилни, но не в правилното време“.

Футуристичният проект на Джордж Бени

През 1911 г. в Аляска бил построен еднорелсов път с дължина 160 км. За съдбата на този проект историята мълчи. В най-ранните години на Съветския съюз – през 20-те – намираме следното вестникарско съобщение от 15 април 1921 г.:

"Обсъждаше се въпросът за построяване на високоскоростен жироскопичен железен път. Беше постановено да се използва вече съществуващата линия Петроград – Детско село – Александровка. Путиловският завод вече изпълнява поръчката за рама и корпус на двувагонната композиция. Пробният влак ще бъде готов след година и ще се движи със 150 версти/час. Такава скорост за двурелсовите влакове е недостъпна."

Като автор на този проект се сочи Пьотр Шиловски. Още през пролетта на 1909 г. той успял да получи патент за "Устройство за съхранение равновесието на колички и други намиращи се в неустойчиво положение тела". Имайки едно наум за приумиците на руското самодържавие, той регистрирал това изобретение и в Англия, Германия, Франция и САЩ. "Най-естественото движение в природата е това по линия, а не по плоскост", написал изобретателят.

Последващи неприятности в живота му обаче му попречили да построи прототип на машината.

Луис Бренън

В началото на ХХ век ирландецът Луис Бренън бил най-известният в Европа разработчик на жироскопен транспорт. През 1909 г. той представил на публиката едноколесен локомотив и превозвал с него всички желаещи. За около 80 г. проектирал няколко интересни устройства, но не всичко, замислено от него, се осъществило.

Още през 1903 г. той патентова своя едноколесен жироскопен влак. Идеята била той да бъде превоз за всичко с военно предназначение, поради по-високата скорост на прокарване на линията спрямо традиционната. Дори и пътниците да се намирали в единия край на еднорелсовия влак, двата вградени жироскопа го удържали в хоризонтално положение. Независимо от серията успешни изпитания пред учени и инженери, обществените опасения, че жироскопите няма да са достатъчни, надделяли. Возилото не било пуснато в серийно производство.

Джилингам, 1909 г.: чудото на Луис Бренън в действие.

Не само влакове

Споменатият по-горе Пьотр Шиловски бил обзет от идеята не толкова да създаде влак с едно колело, отколкото автомобил с две. И ето, през 1914 г. изобретателят преместил проекта си в Лондон и компанията "Wolseley Tool & Motorcar" произвела прототип, който смаял лондонските жители.

Т.нар. "жирокар" имал маса 2750 кг. и дължина на ходовата част 3969 мм. За поддържане на баланса се използвал 600-килограмов маховик с диаметър 1 м. и дебелина 12 см. Той се развъртал от електромотор със скорост 1,25 к.с., който се захранвал от генератор. Генераторът пък бил свързан с бензинов двигател с мощност 24 к.с., производство отново на "Wolseley".

Първата световна война замразила проекта, но името на Шиловски се появило отново през 1921 г.

Той се върнал в Англия, поработил в "Sperry Gyroscope Company" и всячески се опитвал да убеди инвеститорите в смисъла от едноколесен транспорт. През 1924 г. той представил в Лондон усъвършенствана концепция за своята машина. В нея маховикът (по същество жироскоп) имал отделна рама, която позволявала неговата ос да се накланя по сигнал на датчиците, монтирани в купето. Когато то се наклоняло в дадена посока, механичният датчик задейства обратния наклон на оста, за да се поддържа равновесието.

Масивен ротор се върти с висока скорост и поддържа равновесието на автомобила, включително при движение на пътниците вътре в него или при наклон на купето.

Същността на жироскопичния ефект е в това, че, ако се опитаме да върнем оста на въртящия се маховик в равнината, перпендикулярна на равнината на неговото въртене, тя ще се върти в посока, обратна на направлението, в което се опитваме да я изместим.

Системата за запазване на равновесието работела по следния начин: когато пътниците се качат, отначало каросерията има тенденцията да се накланя наляво или надясно, тоест да се върти по надлъжната ос, означена на чертежа с СС. Когато това стане, металната топка, която се намира вътре в електрическия превключвател, се претърколва по страната на наклона и затваря една от двете двойки управляващи контакти. По този начин се включва електродвигател, който създава момент, който действа на жироскопа спрямо оста ВВ на чертежа.

В зависимост от наклона на автомобила изолирана остава една от двете двойки контакти, и електромоторът се върти или в едната, или в другата страна. Под въздействието на електромотора жироскопът, а заедно с него и купето на автомобила, получават процесионно движение около надлъжната ос СС. Като резултат каросерията се "подравнява", намалявайки наклона спрямо хоризонта. Когато автомобилът се изпразни и се върне в изходно положение, металната топка освобождава двойките управляващи контакти, електромоторът престава да действа на жироскопа и колебанието на колата около оста СС спира.

Днес

От научна гледна точка еднорелсовата линия има предимства пред традиционната. Тя не заема място по натоварените наземни градски артерии и освен това, за разлика от метрото, е много по-евтина за строителство. Може да преодолява по-големи наклони в сравнение с двурелсовия път. Теоретично скоростта може да превишава немалко тази на обикновена жп линия, тъй като няма опасност от дерайлиране. Опасността от катастрофи е минимална.

Независимо от неговата простота на пръв поглед, производството на монорелсов път е сериозна задача. При наземните монорелси носещият път (самият монорелс) се прави от монолитен стоманобетон, а на окачените варианти – от висококачествена стомана. Натоварването е най-голямо при спирането и тръгване на влака, а също и при завои. За компенсация на явяващите се в този момент центробежни сили пътят е огънат в две равнини, а това увеличава стойността на строителството.

Например, при изграждането на еднорелсовото влакче в Дисниленд беше необходим специален кофраж от близо петдесет елемента. Освен това не всички пътници са съгласни да пътуват на 20-30 метра над земята, а това е икономическа пречка пред развитието на еднорелсовия транспорт като част от градския обществен такъв.

Окачен градски монорелс в Шонан, Япония

В наши дни за тези влакчета има ниша, макар и неголяма. В Европа такива линии има в три града – две са във Вупертал и Дортмунд в Германия и една в Москва. Общата им дължина е едва 21 км. (Вупертал - 13,3 км.; Дортмунд - 3 км.; Москва - 4,7 км.) Къси монорелсови линии се намират и на други места в света, но целта на този текст не е сухото им изброяване, историята на това изобретение.

_______________________

Антон Оруш, Sandacite.net

Източници:
General LeRoy Stone's Centennial Monorail

Monorails in History

The City Island Monorail, easily the worst ride in NYC

История монорельса

Монорельс: поезд будущего из далекого прошлого

Построены и забыты: История монорельсовых дорог

Эпоха акробатов: однорельсовые железные дороги


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.