Подушка исчезла

-с-с-с…

С каким противным свистом спускает всегда велосипедная шина, футбольная камера или резиновая надувная подушка! Кому нужна дырявая воздушная подушка? Да и какая она, собственно, воздушная, если воздух-то из нее весь вышел?!

Но погодите. Давайте-ка вспомним одну известную школьную задачу по математике: «Через одну трубу в бассейн вливается…»

Сколько хлопот было с этими трубами, через которые в бассейн вода вливается, а из него выливается. Боюсь, право, что они вам так надоели в школе, что вы и слышать о них не хотите…

Ну, тогда забудем пока о математике и поставим простейший физический опыт. Нет, не в физическом кабинете, а у себя дома, на кухне. В каждой кухне или ванной обязательно есть обыкновенная водопроводная раковина. А больше нам ничего и не потребуется. Так что ничто не будет гореть или взрываться, успокойте, пожалуйста, маму.

Мы у раковины. Она пуста, водопроводный кран закрыт. Откроем его немного — потечет вода. Но раковина будет по-прежнему пуста, вся вода сразу же уходит через большое сливное отверстие.

Приоткроем кран побольше — струя станет сильнее. На самом донышке раковины скопится немного воды. Еще отвернем кран — воды в раковине прибудет. Вот уже раковина заполнена наполовину. Хлещет из крана вода, но уровень ее в раковине остается неизменным, не повышается и не понижается.

Почему? Сколько воды в раковину вливается, столько и выливается. Как говорят в этих случаях, наступило динамическое равновесие. Динамическое потому, что вода все время льется через раковину, но в соревновании двух струй не выигрывает ни одна. Если просто налить воду в раковину и закрыть сливное отверстие, то уровень тоже будет неизменным, но это равновесие уже статическое.

Вернемся к воздушной подушке. Она заменит теперь раковину, а воздух, естественно, воду. Надуем подушку, в нее войдет какое-то количество воздуха и останется там, пока… Пока мы не продырявим подушку (этот опыт проделаем, разумеется, мысленно, незачем портить вещи), точно так же, как открывали сливное отверстие. Воздух уйдет из подушки, как вода из раковины.

Чтобы добиться динамического равновесия в случае нашей дырявой подушки, нужно, выходит, начать вдувать в нее воздух. Если в подушку будет поступать воздуха столько же, сколько выходить, то его количество в ней останется неизменным. Вполне можно спать на такой подушке, разве только свист будет напоминать о динамическом равновесии…

Неясно лишь, кому нужна вся эта канитель с дырявой подушкой…

Проделаем еще один мысленный эксперимент — метод, которым часто пользуются в науке. Представьте обыкновенный надувной матрац. Устроим в нем уже знакомое нам динамическое равновесие — через одно отверстие воздух входит, через другое столько же выходит. А теперь заменим два больших отверстия множеством малых. Для этого проделаем в боковых стенках матраца много небольших дырочек для выхода воздуха, а входить он будет через большое число дырочек в его двойном дне. Если количество входящего и выходящего воздуха не изменится, то такая замена, конечно, вполне возможна.

Сделаем еще один шаг в нашем эксперименте: соединим между собой все выходные отверстия для воздуха, отделив, таким образом, верхнюю часть матраца от нижней. Теперь воздух будет выходить из матраца наружу через узкую щель по всему его периметру. Если количество выходящего через щель воздуха останется прежним, динамическое равновесие снова сохранится.

При желании можно отлично спать и на таком матраце, хотя, собственно, матраца-то в обычном представлении и нет — ведь его верхняя половина ничем не связана с нижней! Воздушная подушка как бы исчезла, но в действительности осталась.

Внешне все это выглядит даже загадочно: лежит человек на полотнище, которое парит в пространстве, ни на что не опираясь. Будь воздух цветным, мы увидели бы, как в зазор между нижним и верхним полотнищем из отверстий нижнего втекают цветные струйки, а из кольцевой щели между полотнищами во все стороны растекается цветная пелена. Но воздух не цветной…

Так мы впервые встречаемся с воздушной подушкой-призраком. Роль и значение в технике подобных подушек, пожалуй, даже больше, чем обычных.

Если угодно, можно сделать и еще один, последний шаг в нашем опыте с надувным матрацем — вообще удалить верхнее полотнище.

Представьте, лежит человек вроде бы и на матраце, но вроде нет, поскольку, если приглядеться, он нигде матраца не касается. Парит в воздухе, да и только! А в действительности, покоится на воздушной подушке, но невидимой. Давление воздуха в подушке поддерживает человека на весу. Точно так же, как и самый обыкновенный надувной матрац. Но только матрац, равновесие воздуха в котором динамическое — сколько вытекает, столько и притекает.

Если на невидимой подушке можно спать так же, как и на обычной, зачем, спрашивается, огород городить? Ведь это не просто, создать нужное динамическое равновесие. Однако подобные матрацы существуют, иной раз они абсолютно необходимы.

Без них не обойтись, например, в случае тяжелых ожогов, когда даже легкое прикосновение ткани надувного матраца причиняет невыносимую боль. Только невидимая воздушная подушка может принести успокоение. Более того, обволакивающая тело пелена выходящего из матраца подогретого стерильного воздуха создает, как показал опыт, лучшие условия для заживления ран. Подобные «парящие ложа» уже находят применение в больницах ряда стран. В некоторых конструкциях даже одеяло или простыня, покрывающие больного, тоже «парят», не касаясь тела. Больной оказывается как бы в коконе из обволакивающего его со всех сторон воздуха.

Есть у медицинских постелей серьезный недостаток — большой расход воздуха. Чтобы уменьшить его, пытаются создать лечебную воздушную подушку иначе. Струйки воздуха из матраца выходят по-прежнему, но в этих струйках пляшут микроскопические керамические пылинки. В слое толщиной миллиметров триста пылинок этих огромное число, примерно сто миллионов, и все они как будто кипят, создавая поддерживающий больного нежнейший слой, очень напоминающий жидкость. Его и называют поэтому «псевдоожиженным», то есть «как бы жидким» слоем. Он часто применяется в технике для производственных нужд. Врачи говорят, что, наряду с прочим, такая постель позволяет лечить больных длительным сном: почему-то она действует как снотворное.

Но разве удивительное свойство парения в воздухе на воздушной подушке может быть использовано только в медицине?

 

Летящие над волнами

Прежде всего в этой связи невольно приходит на ум проблема транспорта — уж раз можно парить на воздушной подушке, то несложно, должно быть, и передвигаться на ней. Более того, очевидно, подобное передвижение может осуществляться с большой скоростью. Напрашивается мысль о создании принципиально новых транспортных средств.

Эти предположения в большой мере уже подтверждены жизнью. Воздушная подушка открывает в транспорте поистине новую эру.

Наибольшие успехи достигнуты в водном транспорте. Суда на воздушной подушке созданы во многих странах — у нас, в Англии, США, Франции, Японии. Разные по размерам, конструкции, назначению, они мчатся над водной гладью рек, озер и морей с не виданной доселе скоростью, поражая взгляд наблюдателей. Мчатся именно над водой, а не по ней. Они летят над волнами. Такого еще не было.

У нас в стране работы по судам на воздушной подушке начались задолго до Великой Отечественной войны. Прошло всего десять лет после революции, страна только-только вышла из невиданной разрухи, начала строить индустрию. Не хватало самого необходимого. Но мы умели смотреть далеко вперед — уже тогда начались первые в мире работы по принципиально новому виду водного транспорта. Профессор В. Левков со своими сотрудниками в Новочеркасске, а затем в Москве спроектировал и построил, сначала, в 1934 году, меньший, а потом, в 1935 году, и больший катер на воздушной подушке. Автору довелось видеть это необычное судно, мчавшееся над водой на высоте около трети метра с невиданной скоростью — около ста тридцати километров в час. Полет катера казался фантастикой!

Мало кто знает, что еще в 1853 году в России архангельский архитектор Иванов предложил «духоплав» — первое судно на воздушной подушке, почти на столетие опередившее время. Богата была наша страна талантами, но как редко получали они поддержку в старой России…

Работы по судам на воздушной подушке возобновились после войны. Всего полтора десятка лет мирной жизни понадобилось, чтобы на советских реках появились первые пассажирские суда на воздушной подушке. Сначала на Гребном канале в Ленинграде начались ходовые испытания самого большого тогда в мире тридцативосьмиместного речного экспресса «Нева». Через год по Волге промчался со скоростью более ста километров в час пятиместный катер «Радуга», созданный на знаменитом Сормовском заводе в Горьком. Вслед за «Радугой» появился «Горьковчанин» на сорок восемь пассажиров, затем грузовой катер «Тайга», газотурбоход на воздушной подушке «Сормович» на пятьдесят пассажиров со скоростью до ста двадцати километров в час. Строятся самые крупные у нас в стране пассажирские «летающие» теплоходы «Орион» на восемьдесят пассажиров.

Началась регулярная эксплуатация судов на воздушной подушке на сибирских и других реках страны.

За рубежом раньше других начала работать над судами на воздушной подушке и добилась наибольших успехов Англия. В последние годы новые, более совершенные летающие суда появились и в ряде других стран. Когда в 1966 году в Англии состоялась первая международная выставка летающих судов, ее посетители могли видеть множество разных конструкций.

Крупнейший английский корабль на воздушной подушке весит с грузом сто семьдесят тонн, его длина — сорок метров. На нем установлены четыре газотурбинных двигателя авиационного типа. Скорость этого корабля достигает ста сорока километров в час. Судно служит морским паромом, соединяющим Англию с континентом, и каждый из своих шести ежедневных рейсов через Ла-Манш на расстояние более сорока километров совершает за полчаса. На его борту могут находиться до шестисот пассажиров.

Рядом с таким гигантом кажутся крохотными одноместные летающие катера спортивного и прогулочного назначения. Победителем в одной из гонок катеров на воздушной подушке был катер весом всего семьдесят семь килограммов с двигателем мощностью девять лошадиных сил.

Есть и еще меньшие суденышки, на одном из них, весом меньше сорока килограммов, установлен двигатель всего в три лошадиных силы! Этот летающий катерок в форме тарелки имеет надувной корпус, куда воздух сначала подается вентилятором, а из корпуса вытекает в воздушную подушку, так что она служит дважды!

Не совершить ли нам поездку на каком-нибудь из летающих судов? Кстати познакомимся с тем, как оно устроено.

…Мы на морском берегу. Здесь нет пристани, но, к счастью, летающие суда не нуждаются в причале, они спокойно выползают из воды прямо на отлогий берег. Это удобно — строительство причалов обычно обходится недешево, а если у берега мелко, то и вообще корабль должен бросить якорь на рейде.

Вот он, наш летающий корабль, лежит, чуть накренившись, на берегу. Похож на кита. По отброшенному трапу поднимаемся с берега на борт. Автомашина, на которой мы сюда приехали, поднимается по другому наклонному трапу — пандусу — вслед за нами. Тоже удобно.

В салоне корабля просторно, уютно. Но мы не останемся здесь, еще успеем насидеться. Поднимемся в командную рубку. Здесь все как в пилотской кабине реактивного лайнера — столько всевозможных приборов. Корабль не плывет, а летит, хоть и низко над водой, управление им куда больше похоже на самолетное, чем на судовое. Да и экипаж судна в основном лётный, авиационный, хотя и с солидной морской подготовкой. Впрочем, есть и настоящие моряки.

Скоро судно отходит. Спустимся все же в салон, не надо мешать экипажу.

Глухо зарокотали двигатели, и, вздрогнув, судно как бы приподнялось, встало на ноги. Это вентиляторы, приводимые во вращение двигателями, стали подавать воздух вниз, под судно, создавая воздушную подушку. Если бы мы наблюдали за отходом судна со стороны, то заметили, как в клубах пыли, поднятой выходящим из подушки воздухом, между судном и землей образовался просвет — корабль завис в воздухе, теперь он уже парит.

Вдруг раздался грохот, даже здесь, в салоне, он ощутим. Заработали воздушные винты — пропеллеры. Судно медленно стало сползать в воду, развернулось и начало свой стремительный бег.

Как необычно все ощущение плавания — полета! Мы видим волны, но они не достигают дна судна, скользящего над ними. Корабль мчится в вихре брызг, за ним тянется длинный пенистый след, но и ко всему этому, собственно, корабль отношения не имеет — их порождает не само судно, а воздух из подушки. Даже когда на море волнение, корабль не снижает скорости, перемахивая через гребни волн. Лишь самые высокие достигают судна. Качка не ощущается, пассажиры не страдают от морской болезни, если их, конечно, не укачивает сам вид волнующегося моря. Но стоит выпустить воздух из подушки, судно сядет на воду дном и начнутся обычные для судов неприятности морского волнения.

Судно способно мчаться, не снижая скорости, не только над волнами, но и над плывущими льдинами, мелями, перекатами. Ему не страшны плывущие бревна — гроза капитанов всех «ракет» и других быстроходных судов, оно может перемахнуть даже через плот. Не ищет судно и фарватер на реке, иной раз очень извилистой, оно мчится, если можно, напрямик.

Немало замечательных качеств у судна на воздушной подушке. Но есть особенности кораблевождения, к которым нужно привыкнуть, с обычными кораблями подобного не случается: судно способно легко двигаться не только вперед или назад, но и в любом другом направлении.

Перекладывает, например, капитан руль вправо, летающее судно само-то поворачивается в нужную сторону, а движется по-прежнему вперед, но только… боком! Шоферы хорошо знают — примерно так ведет себя автомашина при гололеде. Причина одна и та же — трение мало, в этих случаях оно оказывается необходимым. Чтобы полностью остановить судно, иногда разворачивают его задом наперед, это сделать легко, а потом движущая сила винтов уже не тянет судно, а тормозит его.

В конструкции летающих судов много авиационного. Они изготовлены почти целиком из легких сплавов, вес корабля должен быть как можно меньшим, все-таки его приходится поднимать в воздух. Все перегородки, фермы, стенки напоминают самолетные. Но, увы, хочешь не хочешь, приходится обеспечивать плавучесть судна на случай отказа подушки, а значит, предусматривать большие «пустые» отсеки.

Пока еще новизна судов на воздушной подушке выдвигает немало проблем. Моряки не считают их «своими» — что за судно, на самом деле, с «нулевой» осадкой? Еще меньше оснований считать их своими летчикам. Одним словом, белая ворона… Но настанет время, когда летающих судов будет множество.

 

Корабль летит в будущее

Первые летающие суда имели подушку простейшего устройства — днище судна было вогнутым, в нем имелась как бы камера, куда и подавался воздух вентилятором. Когда давление воздуха возрастало настолько, что подушка приподнимала судно, то между бортами камеры и поверхностью воды появлялась щель — из нее воздух вытекал наружу.

Лучше всего было бы, конечно, «запереть» подушку со всех сторон, не выпускать из нее воздух вовсе — тогда не пришлось бы непрерывно подавать воздух в подушку. Но чтобы создать в камере «воздушный колокол», нужно погрузить в воду ее борта. А тогда из-за сопротивления воды скорость судна станет меньше, оно не будет вездеходным.

Чем меньше щель, тем, разумеется, лучше. Будь водная гладь всегда зеркальной, можно бы и щель сделать очень узкой. Но волны будут ударять о низко опущенные борта камеры и тормозить судно, сделают его неустойчивым. Из-за этого в основном и были не столь удачны первые летающие суда.

Чтобы судно не ощущало волн, оно должно парить над ними. По тогда щель станет широкой, воздуха будет вытекать много, корабль станет невыгодным. Как быть?

Шагом вперед была разработка сопловой схемы подушки. Камера, образующая подушку, снабжается как бы дном в виде пластины. Воздух вытекает наружу только через узкую кольцевую щель по краям этой пластины. Подушка создается под этим вторым дном и оказывается окруженной кольцевой пеленой воздуха, вытекающего с большой скоростью из узкой щели. В технике узкие каналы, в которых воздух или газ разгоняется, называют соплами, оттого и схема получила название сопловой. Воздушная пелена, как своеобразная невидимая стена, препятствует вытеканию воздуха из подушки, высота судна над водой может быть значительно больше. Иногда часть воздуха, вытекающего из подушки, направляют даже снова в вентилятор, он движется повторно по тому же пути, что еще снижает утечку наружу. А заодно уменьшает тучи брызг, что тоже немаловажно.

Но наиболее важным усовершенствованием стали «юбки» — еще одна деталь подушечного «гардероба». Упругое ограждение подушки, как бы удлиняющее ее борта, действительно напоминает длинную юбку. Ее края почти касаются поверхности воды, порой даже погружаются в нее.

«Юбки», фасонов которых, вероятно, не меньше, чем у настоящих, позволяют судну перемахивать и через гребни волн, и через различные неожиданные, не слишком высокие препятствия. При длине «юбки» на одном из самых больших летающих судов в два с лишним метра оно не сбавляет хода и не ощущает качки при высоте волн до трех метров. В некоторых рейсах волны достигали даже пяти метров, а это уже основательный шторм! При движении с автомобильной скоростью пятьдесят километров в час по бурному морю, с высотой волн два метра даже чай из стаканов не проливался — высший балл мореходности!

Делаются попытки дальнейшего уменьшения утечки воздуха из подушки, то есть приближения к идеальному случаю воздушного колокола. Иногда судно снабжается жесткими боковыми стенками, погруженными в воду (их называют скегами), или стремятся выполнить судно по схеме катамарана, с двумя боковыми корпусами, играющими роль скегов. Спереди и сзади в этом случае устанавливают гибкие завесы, следующими за профилем волны. К сожалению, подобные суда с «запертой» воздушной подушкой уже не могут выходить на «дикий» берег, для них должны быть оборудованы причалы, они теряют свойства вездеходности.

Летающие суда молоды, но уже прочно завоевали свое место. Сотни судов летают над озерами, реками и морями. Строятся новые. Проводятся посвященные им конференции ученых, публикуются сотни научных трудов. Устраиваются спортивные соревнования. В одном из них, проведенном в 1970 году на реке Темзе, в Англии, участвовало двадцать летающих судов. Правда, для многих участников это закончилось вынужденным купанием, не столь уж приятным при большой скорости. Такое, увы, случается.

Первый опыт эксплуатации летающих судов вскрыл и их замечательные возможности, и ограничения. Привлекают высокая скорость, практически недоступная для судов другого типа, в том числе и на подводных крыльях, плавность хода, высокая проходимость, вездеходность — многие летающие суда являются в полном смысле слова амфибиями, что позволяет осуществить круглогодичную эксплуатацию, являющуюся заветной мечтой водников, освоить несудоходные малые реки, доставлять грузы быстрее и с меньшим числом утомительных перевалок.

Привлекательность летающих судов оценивается и пассажирами.

Газотурбоход на воздушной подушке «Сормович», совершающий регулярные рейсы между Горьким и Чебоксарами, идет по Волге со скоростью сто километров в час. За 1972 год он перевез более пяти тысяч пассажиров, а зимой 1973 года испытывался на замерзшей реке, свободно перемахивая через ледяные торосы высотой до полуметра.

Длительность рейса летающего судна сокращается не только в результате почти самолетной скорости, но и за счет почти самолетной трассы. Оно идет не по обычному для других судов пути, а всюду, где можно, напрямик, как летают самолеты, используя несудоходные рукава, не страшась мелей и перекатов.

В числе других в 1972 году открыта скоростная пассажирская линия с летающими теплоходами «Зарница» на дальневосточной таежной реке Бурее, стремительной и бурной, разрезающей, как нож, горный хребет. До этого на реке курсировал обычный пассажирский теплоход, рейс длился тринадцать часов. «Зарница» совершает его за три часа.

Летающие суда выгодны для доставки грузов на берег с океанских судов, стоящих на рейде, в особенности в малых, плохо оборудованных портах. Они позволяют связать с миром населенные пункты, труднодоступные для других видов транспорта. Нет сомнения, что при широком использовании судов на подушке будут освоены и вовсе не заселенные местности, созданы новые города и поселения.

Успешно закончились научные экспедиции на летающих судах, организованные для исследования малоизученных и крайне труднодоступных районов Южной Америки в бассейне рек Амазонки и Ориноко в 1968 году и в недрах Африки — в 1969 году. Первый успех привел к разработке специальных летающих судов, предназначенных для экспедиций — их кабины с кондиционированием воздуха, есть установка для обеззараживания питьевой воды, специальные меры защиты от гнуса. Пожалуй, только подобные суда и в состоянии исследовать обширные пространства так называемой Амазонии, получившей звонкие названия «тропический ад» или «зеленый ужас». Разрабатывается проект пересечения на летающем судне территории Амазонии, через Бразилию к Перу, на побережье Тихого океана. Экспедиция продлится более года, исследователи побывают в местах, где еще не ступала нога человека!

И все же, несмотря на все успехи летающих судов, они не получили пока столь широкого применения, как можно было ждать. Есть у них и недостатки, порой серьезные.

Летающие морские суда недостаточно устойчивы и управляемы, в особенности при крутой волне и боковом ветре. Грузоподъемность их относительно невелика при большой необходимой мощности двигателей, что делает их недостаточно экономичными. При увеличении веса и скорости судов воздушные винты уже не способны справиться с задачей, их должно быть слишком много.

Неприятны большой шум и тучи брызг при движении судов.

Но все эти недостатки в конце концов могут быть устранены. Идей и предложений совершенствования летающих судов предостаточно.

Трудно сказать, какие из разрабатываемых проектов окажутся наиболее перспективными, требуется проверка практикой. Бесспорно лишь, что будут создаваться летающие суда и сравнительно небольших размеров для малых рек, и гигантские сверхскоростные океанские летающие лайнеры. И пассажирские, и грузовые. И мореходные, и амфибийные. В Финляндии создан даже ледокол, которому воздушная подушка помогает взбираться на ледяное поле, чтобы крушить тяжелый лед!

Взят патент и на летающее судно с атомным двигателем. Энергия атомного ядра столь велика, что позволяет заменить воздушную подушку паровой. Воды в океане достаточно, энергии для ее испарения — тоже, пар и будет создавать подушку, несущую судно. Летающий атомоход смог бы преодолевать огромные расстояния без пополнения запасов топлива.

По имеющимся прогнозам, следующее десятилетие может ознаменоваться началом трансатлантических рейсов летающих судов. Эти суда, простые по идее, представляют собой в действительности сложные машины, воплощающие в себе многие достижения различных отраслей науки и техники. Подобно реактивным лайнерам и космическим ракетам они становятся символом нашего века.

 

Автомобиль без колес

Какой же это автомобиль без колес?! Тех самых колес, которые с помощью шин и сделали его автомобилем и которым от роду уже лет этак тысяч шесть, не меньше!

Никто не собирается, конечно, ни сегодня, ни в отдаленном будущем ликвидировать автомобили с их колесами и шинами. Но им придется потесниться. Не только в виде шины может воздушная подушка нести на себе автомобиль, но и иначе — так, как на судах.

Аппараты на подушке для передвижения по суше называют «автолетами», а за рубежом — «ховеркрафтами» или «кушенкрафтами», то есть «парящими» или «подушечными» аппаратами. В литературе можно встретить и другие названия. Все пока еще не устоялось. Даже орудовцы не знают, как относиться к автолетам. В одном из городов США, например, дорожной полицией был задержан автолет на том основании, что, по полученным сведениям, он представляет собой не что иное, как самолет, потерявший крылья при вынужденной посадке!

А зачем, собственно, изобретать автомобиль без колес? Разве плох с колесами? На воде еще понятно, там летающий корабль может развить недоступную иным судам скорость. Но по асфальту современный автомобиль может двигаться быстрее, чем это даже разрешено. Разве ради еще большей скорости стоит изменять проверенным колесам?

Стоит ради другого. Нынешние автомобили хороши на асфальте. А на слабом грунте — проселке, болоте, песке, снегу?

Автолет давит своей подушкой на грунт гораздо слабее, чем любые колесные или гусеничные вездеходы. Для него нет слабого грунта, нет водных преград, нет обычных препятствий на дорогах.

Поскольку плохих дорог на земле пока еще больше, чем хороших, и забираться приходится все дальше в глубь необжитых, бездорожных мест, значение автолетов как идеальных вездеходов может быть очень большим.

Уже на первых шагах автолетам удалось с невиданными удобствами пересечь пустыни на юге и нескончаемые болота на севере, преодолеть трясины, через которые обычно зимой можно перебраться лишь на собачьей упряжке, а летом, да и то не всегда, на специальных мощных гусеничных вездеходах. И не просто пересечь, а перевезти тяжелое оборудование для разведчиков, буровиков, проходчиков. Автолеты могут стать ключом, отпирающим дверь во многие практически недоступные ранее районы.

Особенно важна эта задача для нашей страны, основная часть сырьевых и энергетических ресурсов которой сосредоточена в восточных и северных районах практически полного бездорожья. Конечно, дороги строятся, и не виданными доселе темпами. Но разве построишь быстро их огромную разветвленную сеть? Да не всегда это и экономически оправдано, поскольку объемы перевозок часто оказываются недостаточно большими — районы-то малонаселенные. Как нужны в подобных случаях автолеты!

Мнение участников Всесоюзной конференции по транспортным средствам на воздушной подушке, состоявшейся в июне 1972 года в Тюмени, центре нового нефтеносного района страны, было общим — нужно всемерно ускорить создание подобных средств и их внедрение, в особенности в экономически важных районах с недостаточной сетью сообщений. Прежде всего нужны автолеты и летающие суда для малых рек, пронизывающих непроходимую тайгу и горы. По ним автолеты и летающие суда смогут передвигаться круглогодично, летом и зимой. Ни ширина, ни глубина, ни скорость течения рек в данном случае роли не играют, они смогут стать неоценимыми транспортными магистралями. А таких рек в нашей стране десять тысяч!

У автолетов, предназначенных для Севера, есть и еще одно важное достоинство. Гусеничные вездеходы, трактора и автомобили, движущиеся по тундре, уничтожают ягель — основную пищу оленей. Автолеты — единственный вид наземного транспорта, помогающий сохранить богатства тундры.

Создание безопасных, легко управляемых, надежных и экономичных летающих автомобилей — пока еще дело будущего. Испытываются опытные конструкции, разрабатываются проекты. А вот легких и юрких летающих мотоциклов — одноместных, иногда двухместных аппаратов на воздушной подушке — за рубежом строят довольно много.

 

Дерзать молодым

Автолеты — новое, необычное дело. Не удивительно, что оно увлекло многие молодые, студенческие сердца.

…Это было более двадцати лет назад, в 1953 году. В зале Московского института нефти имени И. М. Губкина шла защита очередного дипломного проекта. Но почему так переполнен зал, явно взволнованы профессора?

Может быть, не все находившиеся в зале понимали, что присутствуют при рождении нового транспортного средства, открывающего путь в будущее. Но ощущение новизны и необычности все же охватывало всех. Виновником тому был студент института Геннадий Туркин, защищавший свой дипломный проект, темой которого был бесколесный автомобиль. Впервые в мире была сформулирована и научно обоснована идея автолета. Такой проект заслуживал больше, чем «отлично»…

Уже работая инженером на одном из заводов, Геннадий не оставлял мысли об автолете, упорно стремился построить его. Помогал ему институт, строили модели дома, всей семьей. И уже в следующем году модель впервые поплыла на воздушной подушке над полом комнаты в квартире Туркиных. А еще через год, в 1955 году, новая, более совершенная модель автолета Геннадия уверенно летала в физкультурном зале института перед собравшимися учеными и инженерами. Идея молодого изобретателя победила. Но его сердце не выдержало…

В автолете Туркина нашли воплощение многие важнейшие идеи современных автолетов — вентилятор, создающий подушку, воздушный винт, движущий аппарат, «юбка» для уплотнения подушки. Без всяких сомнений, именно ему принадлежит приоритет, первенство создания автолета.

Почин Туркина не забыт. Во многих городах страны студенческие конструкторские бюро продолжают работы по автолетам. Уже не раз на выставках технического творчества молодежи можно было видеть созданные ими оригинальные автолеты, получавшие высшие награды. Новое — творить молодым.

В Киеве студентами более десяти лет назад был создан автолет «Луч», в Одессе — автолет «Чайка». В Уфе студенты построили автолет «Скат» (действительно напоминающий эту морскую рыбу) с надувным корпусом. Как только увидели нефтяники Сибири эту машину на выставке, так сразу же заказали себе: очень она им нужна. Это студенческое бюро строит для нефтяников и грузовую буксируемую платформу на подушке.

В числе автолетов харьковских студентов один может оказаться весьма полезным для сельского хозяйства. Сравнительно недавно на ВДНХ была выставлена еще одна модель башкирских студентов автолета «Тайфун» для бездорожья. Он сможет перевозить груз до двух тонн или двенадцать пассажиров со скоростью девяносто километров в час над сушей и восемьдесят — над водой, преодолевая препятствия высотой до полуметра.

Молодые рационализаторы одного из ленинградских заводов построили на базе обычных серийных аэросаней автолет «Бриз». Он перевозит десять пассажиров со скоростью сто километров в час как по суше, так и по воде.

И за рубежом появляется все больше небольших летающих судов и автолетов, построенных самодеятельными конструкторами — студентами, школьниками. В общем, это не столь уж хитрое дело, полезное и вдвойне увлекательное — когда строишь и когда летаешь!

Стоит смелее пробовать техническим кружкам в школах и Домах пионеров. Надо бы почаще и рассказывать о том, как это делается, в книгах и журналах для детей и юношества.

Ребятам поменьше можно начать со строительства моделей автолетов. В 1963 году в павильоне юных натуралистов ВДНХ экспонировалась интересная модель автолета, а еще раньше, в 1962 году, на Всероссийском слете юных техников в Волгограде всех поразила действующая радиоуправляемая модель автолета, построенная школьником из Воронежского кружка юных техников.

 

На буксире — башня

Более десяти лет назад в нашей стране был создан автолет «Вихрь». У него, кроме подушки, были и обычные колеса. Сохранение колес обеспечивает устойчивость аппарата при сильном ветре или на косогорах, а подушка, принимая на себя большую часть веса аппарата, разгружает колеса и способствует высокой его проходимости и большей грузоподъемности. Идея помощи колесам со стороны подушки использована и в ряде зарубежных автолетов. На первом этапе развития автолетов она, пожалуй, наиболее перспективна.

Во Франции создан грузовик, получивший название «Терраплан». В нем подушка тоже частично или полностью разгружает колеса, которые с помощью гидравлического устройства могут опускаться или подниматься, в зависимости от дороги. Вместо одной большой в нем десять малых цилиндрических подушек, что должно улучшить преодоление препятствий на пути. На Международной выставке «Экспо-67» в Монреале грузовик был преобразован в автобус для посетителей.

Перспективно также применение воздушной подушки не на самом автомобиле или вездеходе, а на специальном прицепе к нему. Первое изобретение «летающего» прицепа было запатентовано у нас в стране около двадцати лет назад. При испытаниях обычный тягач-вездеход тянул целый поезд из платформ на подушке. Несмотря на тяжелый груз платформ, их колеса почти не касались земли. Необычный поезд, который, не будь подушек, не тронулся бы даже с места, легко взбирался на глинистые откосы, пересекал небольшие речушки, свободно шел по размытой дождями дороге.

Когда в Англии нужно было перевезти трансформатор весом более ста пятидесяти тонн на расстояние сто километров, то помощь подушки оказалась весьма кстати. Усиление десяти мостов на пути груза обошлось бы куда дороже, чем применение платформы на подушке, воздух в которую подавался от компрессорной установки по трубам с тягача.

Если на пути автопоезда с прицепом встретится камень или другое препятствие, то буксир, натолкнувшись на него, ощутит резкий удар, а летающий прицеп может легко переплыть через него, даже не заметив. Не потому ли, как показал опыт, перевозка южных фруктов в летающих прицепах портит их меньше, чем в обычных фургонах?

В ряде стран созданы летающие прицепы для транспортировки труб при строительстве магистральных трубопроводов. Бездорожье — неизбежный спутник их строительства, и летающие платформы на прицепе у тягачей, с одной или двумя парами колес, показали себя в эксплуатации очень хорошо.

А не проще ли вместо перевозки тяжелого груза на летающем прицепе сделать летающим сам груз? Нацепить, если можно, на груз снизу гибкую «юбку», подать сжатый воздух для подушки, она поднимет груз — и пожалуйста, буксируй его куда надо.

Кто не знает ныне о подвигах нефтяников Самотлора и других месторождений Тюмени? «Самотлор» в переводе значит «Мертвое озеро». Это огромное озеро-болото и было мертвым, недоступным. Но под ним оказалось нефтяное море. И оно было поставлено на службу советским людям, как ни трудно это было.

Одна из трудностей связана с переносом установок для бурения скважин. Кончилось бурение в одном месте, нужно перевезти установку на другое. Как это сделать? Установка весит сто пятьдесят — двести тонн, она состоит из высокой башни-вышки, различных сооружений, механизмов. По хорошей дороге перевезти не так сложно, для этого нужны семь-восемь гусеничных тягачей, но по тюменским болотам и топям?! Остается одно — разобрать чуть не по колышку..

Может быть, так и пришлось бы сделать, не приди на помощь воздушная подушка. Под буровую установку, укрепленную на металлическом каркасе, удалось подвести изготовленную из капрона подушку. Когда она была надута, то приподняла всю установку на семьдесят сантиметров. Одного трактора оказалось достаточно, чтобы перевезти буровую по расчищенной дороге на новое место.

Таким же образом в Англии были перемещены по плохой дороге на расстояние триста метров два огромных нефтяных бака весом по семьдесят тонн на миллион литров каждый. Их диаметр — пятнадцать метров, высота — девять. К баку снизу по всей окружности прикрепили «юбку» и надули ее так, что бак приподнялся примерно на двадцать сантиметров, а потом легко отбуксировали трактором.

 

В заводском цехе

Пожалуй, не найти завода, фабрики, цеха, где не приходилось бы перемещать значительные тяжести — станки, тяжелые изделия Часто эта операция оказывается сложной, изнурительной, тут пока осталось много тяжелого ручного труда. Помочь снова может подушка.

На одной из выставок ВДНХ посетители могли видеть, как станок весом две тонны легко, от руки, перемещался по настилу станок опирался на несколько небольших дисковых воздушных подушек. Такие подушки называют «башмаками», они становятся популярными и у нас и за рубежом: дешевы, просты по устройству, представляя собой металлический или деревянный корпус с гибкой «юбкой». В зависимости от величины груза под ним можно установить больше или меньше «башмаков».

Когда груз уже на «башмаках», передвинуть его легко одному человеку, каким бы тяжелым он ни был. Давление груза распределяется на большую площадь, так что передвигать его можно практически по любой поверхности.

В последние годы перевозка грузов все шире производится с помощью контейнеров — больших ящиков, в которых находятся грузы. Это удобно и выгодно. Чтобы легче было управляться с тяжелыми контейнерами, предполагается заранее снабжать их снизу особыми мягкими, без корпуса, «башмаками».

Очень не просто обслуживать тяжелые самолеты при ремонте или регулировке. Проверка самолетного компаса, например, требует частых поворотов самолета. Как развернуть многотонную громаду? Все становится простым, если под колеса шасси подвести «башмаки». Сколько ног шасси, столько и платформ на «башмаках», иногда их много, как у сороконожки.

Могут найти применение «башмаки» и в быту. Нелегко передвинуть тяжелый шкаф или холодильник, не повредив пола. «Башмаки» сделают это доступным любой домохозяйке.

Какие только грузы не приходится перемещать воздушной подушке! От продуктов, купленных хозяйкой в магазине (есть уже и такие подушечные тележки), или носилок для больных, до целого спортивного стадиона!

Перевозить на подушке стадион? Но, бывает, нужно приспособить стадион для проведения разных спортивных соревнований, и для этого требуется передвигать целые секции трибун. Сделать это с помощью подушки гораздо проще.

На любом современном заводе есть особый вид транспорта, от которого зависит вся жизнь предприятия — конвейер. Почти всегда он установлен на сборке, но часто применяется и в других цехах. Обычно конвейер — это бесконечная движущаяся мимо рабочих постов лента, на которой установлены изделия. Подъедет она к посту, рабочий выполнит свои операции, изделие едет дальше. Постепенно, от поста к посту, изделие обрастает деталями, приобретая законченный вид: часы становятся часами, автомобиль — автомобилем.

Но так ли уж удобна эта длиннющая лента? Чтобы приводить ее в движение, нужны мощные двигатели, шум бывает значительный, металла расходуется много, лента портится, рвется. Нельзя ли вместо обычных опор конвейера применить воздушные подушки?

На одном из московских станкостроительных заводов эта идея недавно воплощена в жизнь. Движущейся ленты нет — изделия устанавливаются на сборочных площадках, которые покоятся на «башмаках», скользящих на воздушной подушке вдоль бетонного основания. Передвижение сборочной площадки-платформы весом пять тонн может быть осуществлено усилием руки. Конвейеры на подушке будут использованы и на других наших заводах, действующий образец подобного конвейера могли видеть посетители ВДНХ.

Начинают применяться они и за рубежом, на сборке самолетов, станков, тяжелых машин и других изделий. А в производстве хрупкой продукции, например посуды из фарфора или фаянса, подушка не только несет на себе изделия, например в печь для обжига, но и участвует в производстве: воздух охлаждает или нагревает изделия, ускоряя этим процесс в десятки раз. Для транспортировки на склад хрупких изделий воздушная подушка особенно хороша. Служит она и на ленточных транспортерах для передачи грузов на складах, базах, стройках. Один из них способен переправить за час три тысячи шестьсот мешков весом по пятьдесят килограммов на расстояние тридцать метров, а действует от обычного домашнего пылесоса! В нем воздушная подушка создается только там, где она нужна, то есть под мешком: особый клапан выпускает воздух для подушки через множество малых отверстий в транспортере, открывая те из них, что находятся как раз под мешком. Остальное время клапан закрыт, воздух зря не расходуется. Если транспортер наклонить, то мешки едут по нему сами.

На производстве применяется множество устройств с воздушной подушкой, в частности в металлургии, где ее роль очень велика. В прокатном цехе поддерживает на весу раскаленные листы только что прокатанного металла — это защищает их легко уязвимую поверхность от царапин и повышает качество продукции.

Подлинную революцию совершает воздушная подушка в важнейшем производственном процессе термической обработки листового металла, в особенности из алюминиевых и других легких сплавов. Чтобы качество листа было высоким, нужно добиться однородности структуры металла, а как это сделать, если лист своей нижней поверхностью опирается на транспортер, подающий его в печь? Условия сверху и снизу листа оказываются разными, значит, и структура металла будет неодинаковой. Подушка решает эту сложную инженерную задачу — она одновременно несет и обрабатывает лист, охлаждает или нагревает его. Правда, применение подушки требует коренной переделки печей, но металлурги ей только рады — и скорость обработки сильно возрастает, и качество резко повышается!

В химическом производстве бывает нужно транспортировать листы из клейкой или пастообразной массы. Как это сделать? Ведь листы приклеятся, пристанут к ленте транспортера, и все погибло. Воздушная подушка остроумно решает задачу — тончайшие струйки воздуха удерживают листы навесу и передвигают в нужном направлении. Иногда роль воздуха играет газ, принимающий участие в химической реакции с обрабатываемой массой — пока она едет, реакция идет.

И даже сыпучие материалы, уголь и руду, тоже успешно перемещают на пелене воздуха, выходящего из отверстий-сопел транспортера.

При производстве тканей, пластмасс или бумаги из них получается тонкая бесконечная лента. Ее подают специальные ролики. Но иногда нужно, чтобы ролики натягивали ленту, не касаясь ее. Невыполнимое требование? А воздушная подушка с ним справляется — она создается между лентой и роликом.

А вот пример из фармацевтической промышленности: как покрыть предохранительным слоем равномерно, со всех сторон, таблетку лекарства? Воздушная подушка заставляет ее парить в воздухе, который одновременно и сушит таблетку.

 

Самолет садится на подушку

Лет пятнадцать назад летчик-испытатель И. Шелест рассказывал на страницах журнала, как ему пришлось в 1940 году испытывать небольшой спортивный самолет. Когда он, подойдя к самолету, слегка облокотился на крыло, то, к его изумлению, машина, весящая не меньше тонны, стала передвигаться в сторону. Такого с обычными самолетами не бывает, и летчик от неожиданности чуть не упал.

Оказалось, что самолет, стоявший на земле, удивительно чутко реагирует на самые незначительные усилия, он как бы плывет по аэродрому. Разумеется, без воздушной подушки не обошлось. Кто еще, кроме нее, может стать причиной необыкновенной подвижности, плавучести? Но при чем подушка на самолете?

Она заменяла на нем обычное колесное шасси. Колес на самолете не было: он опирался на что-то похожее на надувную лодку. Это и было необычное шасси — платформа с надувными бортами. Внутрь платформы вентилятор подавал воздух, он приподнимал платформу с самолетом и вырывался наружу через образующуюся щель.

Самолет с новым шасси вел себя на земле необычно — он мог двигаться не только вперед, но в любую сторону. При посадке шасси «прощало» летчику ошибки, за которые ему в ином случае пришлось бы жестоко поплатиться. Летчик рассказывал, как необычно посадил он самолет после испытательного полета. Когда самолет еще не коснулся земли, летчик до отказа отклонил руль, и послушная машина мгновенно развернулась… хвостом вперед. Так она и мчалась по аэродрому на удивление всем присутствующим. Но как только летчик дал полный газ двигателю, сейчас же самолет, тормозимый винтом, который теперь тянул его назад, резко сбавил скорость и через несколько метров остановился.

При испытаниях самолет совершал уверенные взлеты и посадки на любом грунте — песке, болоте, снегу. Такому замечательному свойству «позавидует» любой самолет с обычным шасси. Но зато громоздкая подушка сильно тормозила самолет в полете, уменьшала скорость. Поэтому шасси, предложенное молодым конструктором А. Надирадзе, не получило применения в авиации.

Другое дело, если бы шасси не мешало полету, например, было убирающимся, надувным, тогда, вероятно, многие конструкторы с удовольствием применили его на своих самолетах. Уж очень хороша подушка для взлета и посадки — не нужны бетонные взлетно-посадочные полосы, длина которых угрожающе растет со скоростью полета, снимается проблема самолетных шин, устраняется одна из причин катастроф современных самолетов.

Не удивительно, что исследования подушечного шасси возобновились. В США и других странах испытываются самолеты с шасси по идее Надирадзе, и легкие и тяжелые. В полете надувные подушки шасси убираются, они плотно прилегают к поверхности фюзеляжа самолета, не нарушая его плавных аэродинамических обводов. А когда надо — надуваются, позволяя осуществлять приземление самолета почти так, как это делают птицы.

Пока это исследования. Но уже есть проекты тяжелых самолетов на подушечных шасси.

Более века назад, в 1866 году, в журнале «Лондонский пожарный» была опубликована научно-фантастическая статья о том, как будут выглядеть городские пожарные команды через столетие. В ней говорилось и о возможном применении пожарных машин на воздушной подушке. А на Парижской авиационной выставке 1967 года подобная машина экспонировалась — фантастика стала действительностью. Она предназначена главным образом для аэродромов, где помощь при пожаре должна быть оказана как можно быстрее.

 

Подушка и земледелец

Рабочее место земледельца — поле. Там трудится он сам, работают управляемые им машины. Всегда, светит ли солнце или льет дождь, почва подсохла или представляет собой непролазную грязь. Время не ждет земледельца, он знает — день год кормит.

Земледельческая техника должна быть всепогодной и вездеходной. Ее ничто не должно остановить — ни густая липкая глина, ни распутица, ни снег пополам с дождем. Для нее нет дорог, вернее, всюду дороги.

Это делает значение сельскохозяйственной техники на воздушной подушке особенно важным. Там, где не только обычный колесный, но и трудяга гусеничный трактор сдаст, машины на воздушной подушке пройдут легко. При очень малом давлении на грунт они не будут портить обработанную почву, нарушать структуру. Взгляните на следы гусеничного трактора по пашне — сердце болит, как будто швы от раны. Летающая машина пройдет, будто ее и не было. Оценит земледелец и то, что машина на подушке не попортит взошедших злаков при обработке. Ведь это же его заветная мечта, такая машина!

Девиз сельскохозяйственной авиации, играющей огромную роль в земледелии, — летать ниже, ближе и медленнее всех! И все же даже самые лучшие сельскохозяйственные самолеты летают выше и быстрее, чем нужно. Лучше их отвечают этому девизу аппараты на воздушной подушке!

Чтобы превратить обычный сельскохозяйственный грузовичок в вездеход на воздушной подушке, в Англии его водрузили на легкую платформу с двигателем, вентилятором и «юбкой», создающей подушку. Попытка оказалась удачной — машина стала вездеходом, свободно двигалась по полям с самой слабой почвой.

Во Франции разработан сельскохозяйственный трактор, у которого подушка помогает уже не колесам, а гусеницам. Испытания показали, что он обладает хорошей маневренностью.

Большое применение в сельском хозяйстве получат грузовые прицепы-платформы на воздушной подушке. Поезд из подобных «невесомых», хотя и тяжело груженных прицепов на буксире у тягача-вездехода может везти десятки тонн груза. Ранней весной, в распутицу, у нас в стране вывозятся на поля многие миллионы тонн удобрений — тут и может помочь воздушная подушка.

В Польше создан специальный сельскохозяйственный глиссер на воздушной подушке «Урсунов». При скорости пятьдесят километров в час «подушковец», как его ласкательно называют там, со специальным приспособлением для распыливания удобрений может за час обработать до двадцати гектаров посевов. Такое под силу только специальному самолету, но он обходится гораздо дороже, да и опаснее тоже. Кроме того, вездеход на подушке может служить не только для этой цели, работы ему хватит на весь год!

Разрабатываются сельскохозяйственные машины на подушке и в других странах. В США это — круглая платформа диаметром около четырех метров со скоростью до семидесяти километров в час, предназначенная главным образом для борьбы с вредителями посевов — опрыскивания растений ядохимикатами. Специальный трубчатый опрыскиватель смонтирован спереди платформы. Есть вездеходы-опрыскиватели и в других странах. Они могут быть эффективно использованы и для борьбы с малярийными комарами, что особенно важно для некоторых южных районов.

Строятся сельскохозяйственные машины на воздушной подушке самого разного назначения. Один из первых английских летающих вездеходов предназначен для вывозки бананов с плантаций в Африке — бананов там много, а дорог мало. Полезный груз аппарата равен десяти тоннам. Сравнительно недавно создан и небольшой аппарат такого же назначения. Банановые плантации — это джунгли в миниатюре, вглубь забраться трудно, так что малые вездеходы доставят партии бананов к ближайшим дорогам, где их будут ждать мощные аппараты.

В Румынии создан вездеход на подушке для уборки камыша в дельте Дуная. Поди проберись на обычных вездеходах через плавни и болота!

В Швеции, ФРГ, США есть ручные косилки на подушке для травы и работы в садах. Смысл большой — работать легче, они невесомы, трава не портится. Могут они быть полезными и на футбольных полях и спортивных стадионах, покрытых зеленым травяным ковром. Подобные летающие машинки предложены и для того, чтобы покрывать в случае непогоды травяное поле стадиона защитной пластмассовой пленкой — они могут сделать это быстро, не повредив покрова.

Найдут применение в сельском хозяйстве простые летающие мотоциклы, вроде созданной у нас в стране для агрономов, чабанов и других тружеников сельского хозяйства, которым не приходится выбирать дороги.

 

Поезд летит над рельсами

И поезд тоже?

Ему-то зачем лететь?

Автомобилю — понятно: он перестает зависеть от дорог. Но перед железнодорожным составом всегда идеальная дорога — стальные рельсы. А летание даром не дается. Чтобы подняться в воздух, нужно совершить работу, израсходовать топливо в двигателе. Эта работа идет на сжатие и подачу воздуха в подушку — она же дырявая, из нее постоянно воздух вытекает, его приходится все время добавлять. А тут длиннющий, тяжеленный состав. Представляете, сколько воздуха потребуется и во что это обойдется? И зачем, если дорога и так хороша?

Есть одна причина, но зато решающая. Это — скорость. В погоне за скоростью, как мы знаем, строятся летающие суда. Сопротивление воды не позволяет двигаться с большой скоростью: хочешь удвоить, утроить скорость — выбирайся из воды. Поезду вола не мешает. И все же скорость его ограничена.

Было время, когда скорость самых первых поездов казалась невероятно большой — ее сравнивали со скоростью единственно известного до того транспорта — гужевого. Пассажирские вагоны тоже мало чем отличались по внешнему виду от карет, да и назывались тогда дилижансами — если это первый класс, шарабанами — если второй.

В начале прошлого века один английский журнал писал: «Нет ничего более смешного и глупого, чем обещание построить паровоз, который двигался бы в два раза быстрее почтовой кареты. Так же маловероятно, впрочем, что англичане доверят свою жизнь такой машине, как и то, что они дадут себя взорвать добровольно на ракете». Паровоз Д. Стефенсона, названный им «Ракетой», в 1829 году установил первый мировой рекорд скорости на рельсах — шестнадцать километров в час!

В те времена в английский парламент был внесен законопроект, требовавший ограничения скорости поездов и ограждения железных дорог высокими сплошными заборами. Автор закона утверждал, что на поезд, мчащийся со «страшной скоростью» (тридцать километров в час!), нельзя даже смотреть, от одного его вида люди, да и животные тоже, будут мгновенно сходить с ума!

Как изменилось с тех пор сознание людей. В век научно-технической революции одним из ее главных девизов стала скорость. Быстрее, еще быстрее! Дороже всего — время. Скорость — это производительность, эффективность, рентабельность.

И это удобство.

Оказалось, что удовлетворить этому важнейшему требованию железнодорожный транспорт не в состоянии. Никакие технические совершенствования радикально помочь не смогут, разве что несколько отодвинут непреодолимый барьер. Потому, что он — в самой основе железнодорожного транспорта — в колесной паре, катящейся по рельсам. Верой и правдой служившее ему колесо становится тормозом его дальнейшего прогресса.

При большой скорости колесо теряет сцепление с рельсом, проскальзывает, растут нагрузки на рельсы, они изнашиваются, дорожное полотно разрушается, возникают недопустимые вибрации. Английский ученый и писатель Артур Кларк в книге «Черты будущего» пишет: «История железных дорог, столь славно послуживших человечеству в течение почти полутора столетий, вступает теперь в заключительную фазу».

Железнодорожники уделяют огромное внимание повышению скорости движения — одному из важнейших показателей технического прогресса в железнодорожном транспорте. У нас в стране самые быстрые поезда ходят по линии Москва — Ленинград. Поезд «Аврора» проходит этот путь за пять часов, а новый поезд «Русская тройка» — даже за три с половиной, его скорость достигает двухсот пятидесяти километров в час. Когда сидишь в кабине машиниста, кажется, что поезд не мчится по рельсам, а летит. Но это только кажется…

В Японии и Франции, где курсируют самые быстроходные в мире поезда, их скорость превышает на отдельных участках двести пятьдесят километров в час. Рекордная скорость достигнута во Франции — на прямом участке длиной шестьдесят километров два электровоза промчались со скоростью триста тридцать километров в час. Хотя испытание имело технические цели, все же его результат носит характер спортивного достижения. Оно уже, правда, побито, но… летающим поездом!

Ученые считают, что на обычных железных дорогах не может быть превзойдена скорость триста пятьдесят километров в час. Но и гораздо меньшие скорости потребуют весьма дорогого строительства специальных железнодорожных путей. Проект линии Москва — Минеральные Воды со скоростью движения до двухсот пятидесяти километров в час показал, что строительство километра пути обойдется не менее полутора миллионов рублей! И эксплуатация будет дорогостоящей.

Поэтому и связывается столько надежд с поездами, летящими над рельсами. С поездами на воздушной подушке. Уже при скоростях порядка двухсот пятидесяти километров в час они оказываются выгоднее обычных поездов. И им доступны несравненно большие скорости.

Еще в 1918 году русский изобретатель В. Белов получил патент на «скользящую» железную дорогу, с упругой подушкой из газа или жидкости. Но он остался практически неизвестным.

В двадцатых годах идею «поезда без колес» высказал К. Э. Циолковский. Основоположник ракетной техники и космонавтики, изобретатель жесткого дирижабля, он стал и провозвестником новой эры в железнодорожном транспорте. В 1924 году великий ученый говорил своему изумленному собеседнику, будущему профессору А. Чижевскому: «Вы увидите, что воздушная подушка заменит колеса! Вы еще доживете до этого времени. Это кажется теперь смешным — пусть! В будущем весь транспорт перейдет на мой способ — воздушную подушку и реактивную тягу».

Вдохновленный этой идеей Чижевский в том же году построил в Калужских железнодорожных мастерских небольшую платформу на воздушной подушке. Как писал потом ученый, он, «словно зачарованный, смотрел на волшебную платформу», повисшую над столом…

В 1927 году появилась знаменитая брошюра Циолковского «Сопротивление воздуха и скорый поезд», в которой впервые во всей мировой научной литературе была сформулирована идея летающего поезда, приведены чертежи и схемы, произведены основные расчеты.

Нам легко понять идею ученого. Между вагонами поезда и полотном дороги создается воздушная подушка. В нее непрерывно подается воздух для компенсации утечек через узкую наружную щель. На тонкую подушку опирается поезд, на ней он движется. Если рельсы и существуют, то лишь в качестве направляющих, чтобы поезд не сошел с полотна.

По-разному мыслится устройство полотна летающего поезда. Оно может быть наземным, располагаться на насыпи или эстакаде, но всегда должно иметь опорную поверхность для подушки и направляющие устройства.

В большинстве разрабатываемых проектов летающий поезд-рельсолет должен мчаться над бетонным ложем, формы которого могут быть различными. Подушка должна не только поддерживать вагон, но и направлять его. Чаще всего эти функции разделяются, они выполняются разными подушками.

Во французском проекте летающего поезда «Урба» использована «подушка наоборот», в ней давление не выше, а ниже окружающего, царит разрежение, вакуум. Поэтому воздух втекает в нее, а не вытекает наружу, как обычно. Вентилятор должен непрерывно откачивать из подушки лишний воздух. Вагон будет лететь не над, а под рельсом. Проведены испытания экспериментального вагона на двенадцать пассажиров с тремя «подушками наоборот». Рельсолет рассчитан по проекту на тридцать пассажиров и скорость восемьдесят километров в час, он предназначен в основном для внутригородского сообщения. Пока же в городе Лионе два полупрозрачных пластмассовых вагончика движутся по пути длиной шесть километров вдоль реки Роны.

Кроме устройства подушки, важной проблемой для любого рельсолета является выбор двигателя.

Поскольку рельсолет должен лететь, то естественно стремление установить на нем двигатели, используемые на самолетах. С целью испытаний подобные двигатели ставятся и на колесных железнодорожных локомотивах и вагонах. На советском экспериментальном вагоне-лаборатории установлены два авиационных турбореактивных двигателя. При испытаниях реактивных поездов достигнута скорость двести восемьдесят километров в час. Их движет реактивная тяга вытекающей из двигателя струи газов. В турбовинтовых двигателях эта сила создается воздушным винтом.

Пожалуй, еще больше перспективы двигателя, хотя и известного давно, но как бы рожденного именно для летающих поездов, — линейного электрического двигателя. Его идея предложена известным русским изобретателем М. О. Доливо-Добровольским. В 1924 году этот двигатель впервые был построен.

В отличие от миллионов обычных электрических двигателей, в которых работу совершает вращающийся вал, в линейном двигателе вала нет, хотя принцип работы по-прежнему основан на перемещении в магнитном поле электрического проводника с током. Движущийся проводник уже не связан более с вращающимся валом — он перемещается прямолинейно вдоль такой же прямолинейной магнитной катушки.

У линейного электрического двигателя есть серьезные преимущества. Он бесшумен, в то время как шум авиационных газовых турбин общеизвестен, не загрязняет воздуха выхлопными газами. Направление движущей силы легко изменить на противоположное, это важно, так как решает сложную задачу торможения рельсолета.

Линейные двигатели уже применяются в опытных образцах летающих поездов, в частности, на рельсолете «Урба». На выставке передового опыта в народном хозяйстве Украины, в Киеве, в 1967 году построен опытный участок кольцевой эстакадной дороги длиной полкилометра с линейным двигателем, по нему бегает вагончик на четыре человека.

Еще один возможный двигатель для рельсолета — импульсный. Он тоже, по существу, повторяет двигатель, хорошо известный и применяющийся в настоящее время, — турбину. Основной частью турбины является турбинное колесо, на лопатки которого с большой скоростью вытекает струя пара или газа, заставляя колесо быстро вращаться. Паровые турбины — основа современной энергетики; они установлены на большинстве электростанций. Газовая турбина — основа современной авиации.

Импульсный пневматический двигатель для рельсолета — та же, по существу, турбина, только как бы разрезанная и вытянутая вдоль пути поезда. Из множества сопел, находящихся в коробе-воздухопроводе, вырываются с большой скоростью струи воздуха и, пролетая через небольшой зазор между полотном и поездом, устремляются на лопатки, укрепленные внизу поезда. Под ударами струй лопатки начинают перемещаться. Но если в обычной турбине это приводит к вращению колеса, то здесь — к движению поезда. Эти же воздушные струи приподнимают поезд, создают воздушную подушку.

Двигатель может и разгонять и тормозить поезд, в зависимости от положения лопаток. Подача воздуха в сопла производится автоматически в момент, когда над ними находится поезд.

 

Каким будет рельсолет!

За рубежом наибольшие успехи в создании летающих поездов достигнуты во Франции. Это — единственная страна, где от первых успешных экспериментов перешли к созданию специальных железнодорожных линий для рельсолетов.

Французский рельсолет получил название «Аэропоезд» («Аэротрен»), Первые эксперименты велись начиная с 1965 года с рельсолетом «Аэропоезд-1» на специальной трассе длиной около семи километров под Парижем. Трасса представляет собой железобетонный путь формы перевернутой буквы «Т». По вертикальному брусу — ножке этой буквы, верхом, как наездник, скользит на воздушной подушке рельсолет — вагончик с установленным на его крыше двигателем, вращающим воздушный винт. В вагончике — машинист, помощник и четыре пассажира.

Чтобы выяснить, как ведет себя рельсолет на высоких скоростях, на «Аэропоезде-1» был установлен дополнительно пороховой ракетный двигатель. Десяти секунд его работы оказалось достаточно для разгона рельсолета до трехсот километров в час, а потом, когда на рельсолете были установлены самолетный турбовинтовой и два ракетных двигателя, — до трехсот сорока пяти километров в час.

В крайних точках трассы рельсолет приходилось разворачивать для движения в обратном направлении. Это происходило с помощью поворотного круга, хорошо известного всем железнодорожникам, но так как круг вращался тоже на воздушной подушке, то поворот производил один человек рукой. Это — не первое применение воздушной подушки для подобной цели: в США, например, уже ряд лет используется поворотный круг диаметром около девятнадцати метров на воздушной подушке. С помощью электродвигателя мощностью всего полторы лошадиных силы легко и просто, за одну минуту, круг поворачивает целый трехвагонный состав весом пятьдесят тонн.

В 1968 году начались испытания другого экспериментального французского рельсолета «Аэропоезд-2» длиной восемь метров. Когда на нем был установлен самолетный турбореактивный двигатель, то скорость достигла трехсот восьмидесяти километров в час. А после того как вдобавок был установлен и пороховой ракетный двигатель, она возросла до четырехсот двадцати километров в час.

Однако и это не рекорд. На сравнительно небольших моделях достигались скорости в тысячу километров в час и более. А на специальных испытательных установках, так называемых «ракетных салазках», предназначенных для исследований в области авиации и ракетной техники, скорость намного превзошла скорость звука! Эти «салазки» представляют собой небольшие платформы с испытуемым оборудованием, скользящие на воздушной подушке по рельсам.

После успешных испытаний французские инженеры построили рельсолеты, предназначенные для эксплуатации. Один из них рассчитан на восемьдесят пассажиров и называется «Орлеан». Вагон скользит на бетонном выступе, шесть воздушных подушек несут на себе вагон, еще шесть, по три с каждой стороны, создают боковую опору о выступ. Рельсолет будет курсировать на линии Париж — Орлеан длиной сто тринадцать километров, проходя этот путь за тридцать пять минут со скоростью до трехсот километров в час.

Разработка «Орлеана» выявила важное преимущество летающих поездов. Конструкция вагонов обычного поезда-экспресса неизбежно получается массивной и тяжелой: ведь на них действуют сильные удары и вибрации. В рельсолете они отсутствуют, поэтому вагон может быть, как выяснилось при подсчете, в пять раз легче.

Ученые США изучили перспективы развития высокоскоростного наземного транспорта и установили, что рельсолеты выгоднее самолетов на расстояниях до тысячи километров. В стране разрабатывается ряд проектов рельсолетов и трасс для них, широко используются и результаты французских работ по «Аэропоезду». В первую очередь рельсолеты должны связать крупные города с аэропортами, а также пройти по наиболее заселенным районам побережья.

Наша страна — величайшая железнодорожная держава, с наиболее развитой в мире сетью железных дорог. Некоторые маршруты уже так загружены, что неизбежно возникает необходимость создания новых, специальных высокоскоростных линий. Исследования показали, что наиболее выгодно применение для этих линий летающих поездов. Имеются проектные разработки некоторых линий, например Москва — Крым, Москва — Минеральные Воды, а также более коротких, в частности связывающих Москву с аэропортами столицы. Выгодны летающие поезда и в районах Севера, с его вечной мерзлотой и множеством болот.

Разрабатываются у нас и проекты рельсолетов. По одному из них рельсолет должен иметь скорость триста километров в час. Испытания будут проводиться на опытном участке пути длиной сорок километров. На берегу Киевского моря, на Днепре, строится научный центр-полигон для испытания скоростных поездов, в том числе и летающих.

Мнение ученых и инженеров всего мира единодушно: лет через десять-пятнадцать рельсолеты уже будут перевозить пассажиров на многих линиях.

 

Магнитная подушка

Как ни перспективна воздушная подушка для создания летающих поездов, у нее есть серьезный конкурент. Поезд может лететь над рельсами и без воздушной подушки, место которой способна занять ее своеобразная дальняя родственница — тоже подушка, но… магнитная.

Явление магнетизма, магнетическая сила известны людям с древних нор. Наука и теперь далеко не до конца выяснила природу магнетизма, его роль в жизни, однако сумела во множестве случаев использовать эту могучую природную силу на службе людям. Вполне реально и будущее магнитной подушки для рельсолетов.

Самый простой путь для этого — использование силы отталкивания одноименных полюсов магнита или, наоборот, притягивания разноименных полюсов. Но обычные магниты слишком слабы для этого, а применение мощных электромагнитов, образующих сильное магнитное поле с помощью электрического тока, связано со многими трудностями.

Наиболее эффективный путь решения задачи был впервые продемонстрирован в лаборатории одного из московских физических институтов полвека назад. Изумленные наблюдатели видели магнит, недвижно повисший в стеклянном сосуде над небольшой свинцовой тарелочкой.

Значение опыта столь велико, что о нем стоит рассказать подробнее. Прежде всего, для чего нужна была свинцовая тарелочка? Не на случай ли возможного падения магнита?

Ее роль была куда более важной. В сосуде под тарелочкой находился жидкий гелий, температура которого всего на четыре градуса выше абсолютного нуля. При столь низкой температуре свинец приобретает удивительное свойство сверхпроводимости. Если в сверхпроводящем веществе возник электрический ток, то он никогда не прекратится: сопротивление току равно нулю.

Вот что происходило в опыте, ставшем историческим. Когда магнит, небольшой брусок квадратного сечения, бросили в сосуд, то он упал на тарелочку, но не остался лежать на ней, как можно было ждать. Поведение магнита казалось необъяснимым — он подпрыгнул, еще раз и… завис над тарелочкой.

Когда магнит падал на свинцовую тарелочку, то вызвал в ней электрический кольцевой ток. Общеизвестно, что перемещение проводника в магнитном поле наводит (индуцирует) в нем ток. Сила наведенного в тарелочке тока была небольшой, при обычных условиях из-за сопротивления свинца ток почти сразу прекратился бы. Но свинец был сверхпроводящим, и ток, раз возникнув, продолжал существовать. Но раз появился ток, то появилось и связанное с ним магнитное поле, которое мешало магнитному стержню приблизиться к тарелочке.

Невидимая глазу борьба магнитных сил привела в конце концов к тому, что магнитный брусок недвижно завис в воздухе над тарелочкой. Вместо воздушной подушки «призраком» стала на этот раз подушка магнитная, сотканная из незримых силовых линий магнитного поля.

Исследования показали, что создание летающего поезда на магнитной подушке не только технически возможно, но и вполне оправдано. Он обладает некоторыми преимуществами перед рельсолетом на воздушной подушке — расходует меньше энергии, бесшумен, не поднимает туч пыли, не загрязняет атмосферу шлейфом выхлопных газов. Теперь, когда защита окружающей природы становится одним из главных требований к создаваемой технике, это важные достоинства.

Есть у магнитного поезда и недостатки. Главное — нужно достичь сверхпроводимости, а для этого обеспечить охлаждение чуть ли не до абсолютного нуля. Успехи физики и техники сверхнизких температур столь велики, что широкое использование явления сверхпроводимости в технике не за горами. И все же пока это сложно и дорого.

Исследование и проектирование рельсолетов на магнитной подушке ведется и у нас в стране, и за рубежом. Первые рельсолеты для регулярных рейсов будут, наверное, все же воздушными, и лишь потом в ряд с ними станут рельсолеты магнитные.

Собственно, магнитная подушка появилась на свет даже раньше воздушной. Первую модель вагона на магнитной подушке сделал бельгиец монтер Башле в 1910 году. Она тогда нашумела на весь мир, вызвала настоящую сенсацию. Еще бы, модель вагона весом пятьдесят килограммов не только поднималась магнитным полем и парила в воздухе над рельсами, но и мчалась с совершенно фантастической по тем временам скоростью — пятьсот километров в час!

Прошло четверть века, и другую модель построил немецкий инженер Кемпер Он оказался более практичным и взял патент на изобретение «Дороги с бесколесными вагонами, которые могут двигаться вдоль железных рельсов, будучи приподнятыми магнитным полем».

В обоих случаях для магнитной подвески служили электромагниты. Изобретатели применили немало интересных технических новшеств, но их проекты, намного опережавшие время, не смогли быть реализованы.

Новые перспективы открыло использование сверхпроводимости. Как будут выглядеть магнитные летающие поезда, если судить по известным проектам?

Магнитная подушка создается в них силой отталкивания между сверхпроводящими магнитными катушками под днищем вагона и расположенными вдоль полотна пути алюминиевыми обмотками-контурами. Место контуров может занять и обычный токопроводящий рельс, например алюминиевая полоса. Создающий отталкивающее магнитное поле ток в контурах или рельсе наводится магнитами проносящегося поезда. Помимо контуров, создающих подушку, вдоль пути должны быть расположены и другие контуры, уже не горизонтальные, а вертикальные — они служат для направления поезда, чтобы он не сошел со своих магнитных рельсов.

Подобным же образом могут быть устроены и высокоскоростные автомагистрали, по которым будут мчаться автолеты со сверхпроводящими магнитами под днищем. В бетон или асфальт шоссе должны быть заделаны отталкивающие контуры. Хочешь — можешь лететь на автолете, нет — ехать по нему на обычном автомобиле.

Первая модель вагона на магнитной подушке испытана в Японии лет десять назад. Позднее вагончик длиной семь метров промчался метров двести со скоростью почти пятьсот километров в час над полотном пути на высоте шесть сантиметров — его удерживала магнитная подушка со сверхпроводящим магнитом, а для движения служил линейный электрический двигатель.

Экспериментальный вагон на магнитной подушке построен в США. Сверхпроводящие катушки под днищем вагона изготовлены из ниобиевой проволоки, проложенной внутри тщательно изолированного кабеля с жидким гелием. Предполагается, что поезд на сто пассажиров будет обладать скоростью более четырехсот пятидесяти километров в час.

В ФРГ в 1971 году начаты испытания двух экспериментальных магнитных вагонов: один весом пять, другой — одиннадцать тонн.

В Англии имеются проекты создания летающего поезда с использованием и воздушной и магнитной подушек. Предполагается, что воздушная подушка будет несущей, а магнитная — направляющей.

У нас в стране работы по магнитным рельсолетам ведутся в Москве, Ленинграде, Киеве, Ростове-на-Дону. В Ростовском институте инженеров железнодорожного транспорта первая модель локомотива на магнитной подушке была создана студентами и участвовала в 1970 году во Всесоюзной выставке студенческих работ, получив там премию. Она парила на высоте четырех-пяти миллиметров над магнитами. В 1973 году в институте велись испытания модели локомотива «Молниеносный» на магнитной подушке с линейным электрическим двигателем. Предполагается создать магнитолет с четырьмя пассажирами. Уже не раз выпускники института свои дипломные проекты посвящали магнитным рельсолетам, работают над ними и ученые института.

 

Подушка в трубе

Чтобы избавиться от сопротивления воздуха, препятствующего значительному повышению скорости летающих поездов, выдвинута идея заключения их в трубу, в которой создано разрежение. И с шумом лучше, и непогода не страшна, и безопасность обеспечена. Можно использовать в трубе и совершенно новый способ передвижения.

Во многих учреждениях применяется пневматическая почта. Если нужно передать из одной комнаты в другую, с этажа на этаж какую-нибудь деловую бумагу, то нет нужды посылать курьера. Заложил бумагу в легкую трубку, сунул ее в отверстие, закрытое крышечкой, набрал на диске, вроде телефонного, номер нужной комнаты. Через мгновение трубка с бумагой окажется там, где надо. Ее переместит сжатый воздух по системе труб.

Несколько лет назад подобный метод был использован у нас в стране для более тяжелых грузов, чем канцелярские бумаги или небольшие почтовые посылки. Неподалеку от Тбилиси сжатый воздух подает вагонетки с гравием от карьера, где его добывают, на завод стройматериалов по трубопроводной трассе длиной около трех километров. Вес поезда «Лило», состоящего из шести колесных вагонеток, — двадцать пять тонн, скорость — сорок пять километров в час. Сжатый воздух подается в трубу, образует за поездом воздушную подушку и гонит его вперед. Решено построить аналогичную трассу из труб большого диаметра от этого же карьера в Тбилиси на расстояние сорок пять километров. Действующий макет этого капсульного пневмопоезда на Международной выставке изобретений в Брно вызвал большой интерес посетителей.

Первые попытки создать трубопассажирский транспорт относятся еще к прошлому веку. Но только теперь, в связи с успехами воздушной и магнитной подушки, он получил реальную основу, а требования повышения скорости вдохнули в него новую жизнь.

Вначале будут все же транспортировать по трубам грузы. В Москве, в частности, предполагается широко использовать систему подземных трубопроводов для транспортировки отходов производства и быта к станциям их переработки. Ведь только бытовых отходов ежегодно вывозится семь миллионов кубометров. Потом уж дойдет очередь и до пассажирского трубного транспорта.

По одному из советских проектов разгон вагона-капсулы в трубе, в которой создано разрежение, осуществляется впускаемым в трубу через автоматические жалюзи атмосферным воздухом. Струи этого воздуха создают и кольцевую воздушную подушку между вагоном и стенками трубы. Модель поезда была испытана в творческой лаборатории «Инверсор» при журнале «Техника — молодежи».

В американском проекте опорные воздушные подушки под вагоном создаются, как обычно, вентилятором, а для движения поезда в трубе служит воздушный винт. Была испытана модель длиной два с половиной метра.

Проекты трубопоездов на воздушной подушке разрабатываются в ФРГ, Японии и других странах. Некоторые изобретатели считают, что в трубах будут мчаться на воздушной подушке не только сверхскоростные поезда, но и сверхзвуковые автомобили.

Пожалуй, еще более перспективны трубопоезда на магнитной подушке. Более полувека назад первый и весьма интересный проект подобного поезда предложил томский профессор-физик Б. Вейнберг. В обычном школьном опыте по физике железный стержень втягивается внутрь электромагнитной катушки — соленоида. Эта идея и положена в основу поезда, который должен сыграть роль сердечника. Поочередное включение электромагнитных катушек должно заставить поезд мчаться внутри трубы по волнистой траектории. Включен магнит спереди сверху — поезд устремляется к нему, в нужный момент этот магнит выключается и включается магнит спереди снизу. И так далее.

Трубопоезда на магнитной подушке особенно перспективны при использовании сверхпроводимости. В Англии разработан проект транспортной системы в трубе-туннеле со скоростью движения более восьмисот километров в час: поезд с линейным электрическим двигателем опирается на магнитную подушку со сверхпроводящими магнитами.

Магнитная подушка необходима, когда в трубе создается сильное разрежение и, значит, воздушная подушка непригодна. Разрежение позволяет достичь особенно высоких скоростей движения: в опытах с моделями магнитных труболетов они мчались со скоростью до двух с половиной тысяч километров в час.

Магнитная подушка обязательна и для самых парадоксальных из всех трубопоездов — гравитационных. Называются они так потому, что движущей их силой является земное тяготение, гравитация. Гравипоезд, не имеющий двигателя, как бы падает к центру Земли, приобретая при этом огромную скорость, а затем по инерции выскакивает пробкой на поверхность.

Чтобы осуществить подобное «путешествие к центру Земли», нет нужды рыть туннель, проходящий именно через центр. Достаточно соединить подземным туннелем пункт отправления и пункт назначения. Если туннель прямолинеен, то он окажется хордой, пронизывающей земной шар, как иголка — яблоко. Более шестидесяти лет назад русский изобретатель А. Родных предложил соединить таким подземным туннелем-хордой Москву и Ленинград.

В гравитационном транспорте могут быть достигнуты наибольшие возможные на Земле скорости передвижения. Но магнитная подушка предлагается и для самого медленного транспорта — движущихся тротуаров! По одному из проектов решения наболевшей проблемы внутригородского транспорта в ФРГ предлагается использовать ленточные тротуары, движущиеся в трубах на магнитной подушке со скоростью двенадцать — восемнадцать километров в час.

 

Еще одна невидимая подушка

Летающие суда. Летающие автомобили. Летающие поезда… Да летают ли они на самом деле?

Ответить на столь простой вопрос не легко. Раз они движутся в воздухе, окружающем их со всех сторон, и не имеют никакой иной опоры то, очевидно, нужно ответить утвердительно: да, летают. Но полет… Все-таки это что-то совсем другое. Когда чувствуешь себя подлинным хозяином воздушного океана. Как птица. Или как самолет.

А тут тоже полет, но какой-то «приземленный».

Среди многочисленных летательных аппаратов, способных взлететь вертикально вверх, есть внешне очень схожие с автолетами. И тут и там — вентилятор, отбрасывающий вниз воздух. И все же разница огромная, принципиальная. Не зря один осужден на вечное «ползание», а другому открыт путь в небо.

В чем же эта разница?

В одном случае есть воздушная подушка, в другом — ее нет. Вместо нее аппарат поддерживается в воздухе струей воздуха, отбрасываемого вниз вентилятором или несущим винтом, как у вертолета. Точно так же, как струя раскаленных газов заставляет лететь с огромной скоростью реактивный самолет или уносит в космос ракету.

Может показаться, что вертикально взлетающий аппарат гораздо лучше автолета — ведь он может и двигаться с большой скоростью у самой земли, как автолет, и взмывать вверх, как самолет. Но за эту замечательную возможность приходится расплачиваться, и недешево. Чтобы удержать в воздухе аппарат, нужно отбрасывать вниз много воздуха с большой скоростью. Значит, мощность двигателя должна быть большой, он будет расходовать много топлива. Гораздо больше, чем нужно для создания воздушной подушки. Так что, как говорится, каждому свое.

Правда, обычные самолеты опираются на чудесную подъемную силу крыла, и это требует гораздо меньших затрат энергии, чем создание реактивной струи воздуха или воздушной подушки. Но зато они не способны вертикально взлетать и садиться, не могут и парить в воздухе.

Как заманчиво было бы совместить замечательные возможности несущего крыла самолета и воздушной подушки автолета! Получился бы универсальный аппарат, автолет-самолет: у земли — на воздушной подушке, в небе — на самолетном крыле. Было бы опровергнуто утверждение, что рожденный ползать летать не может… Но возможно ли это?

Примерно полвека назад с воздушной подушкой впервые столкнулись летчики обычных самолетов. Тогда подушка не вызвала у них никакого восторга. Вот как это случилось.

Когда самолет совершает посадку, то он вначале снижается до высоты двух-трех метров, а затем горизонтально летит на этой высоте. По мере уменьшения скорости несущая способность крыла, его подъемная сила, уменьшается, и самолет медленно опускается, как бы проваливается, пока не коснется колесами посадочной полосы.

Оказалось, что некоторые самолеты, в особенности тяжелые, никак не хотят садиться. Летит он себе на высоте нескольких метров над землей и не опускается. Будто действительно его не пускает вниз какая-то воздушная подушка. А потом вдруг ома исчезает, и самолет сразу как бы проваливается. Не раз случались в двадцатых годах из-за этого катастрофы при посадке самолета.

Но отчего образовывалась подушка под крылом? Вентилятора-то нет… Выходит, подушка может быть создана и без вентилятора?!

В 1972 году в Югославии был проведен первый чемпионат мира по полетам на лыжах. Специальный трамплин позволял улетать спортсменам необыкновенно далеко. Настолько далеко, что этот вид спорта было решено назвать уже не прыжками с трамплина, а именно полетами на лыжах.

Первый чемпион мира по полетам на лыжах улетел на сто шестьдесят три метра! И вот что он сказал после прыжка: «…Я уловил: если попаду не на рваную воздушную подушку, то улечу далеко».

Другой известный лыжник, первым в мире в 1936 году прыгнувший с трамплина за сто метров, так заявил о нынешних полетах на лыжах: «Если сегодня спортсмены лежат на воздушной подушке, то мы на ней сидели в полусогнутом положении».

Рваная подушка… Сидеть на подушке… Лежать на подушке… Да откуда она там возьмется, воздушная подушка, у лыжника? Уж не вентилятор ли или пылесос берут они с собой в полет?!

Когда движущийся с большой скоростью поток воздуха тормозится, его скорость уменьшается, то часть прежней энергии движения, или кинетической энергии, как ее называют, затрачивается на сжатие воздуха, и его давление повышается. Если измерить точным прибором давление воздуха снаружи ветрового стекла движущегося автомобиля, то оно оказывается больше, чем в окружающей атмосфере. Немного, но больше. Перед автомобилем образуется невидимая воздушная подушка. Давление в ней повышено не вентилятором, а встречным потоком воздуха. Эту подушку называют динамической. Она поддерживает лыжника, прыгающего с трамплина, позволяя ему улететь подальше. Она же мешает совершить нормальную посадку самолету. Иногда она полезна, иногда вредна!

Когда вертолет летит высоко, то отбрасываемой несущим винтом струе воздуха ничто не мешает. Но вот вертолет снизился. Теперь уже струя от винта встречает на пути земную поверхность. Она служит препятствием, или, как говорят, экраном. Воздух в струе вынужден растекаться в стороны, вдоль земли. Это хорошо видно в опыте с дымом.

Под вертолетом образуется воздушная подушка, ничем, по существу, не отличающаяся от создаваемой вентилятором. Да и чем несущий винт вертолета не вентилятор?

Когда начали испытывать первые вертолеты лет сорок назад, то столкнулись с этим эффектом образования воздушной подушки. Тогда-то, собственно, появился и сам термин — подушка. Но ведь на вертолете все-таки есть несущий винт, а как же в случае самолета?

Когда самолет летит вблизи земли, то струйки обтекающего его воздуха под крылом сближаются в образовавшемся стесненном пространстве. Крыло как бы подминает под себя встречный поток. В результате этого «эффекта экрана» давление под крылом повышается. Образуется область заторможенного воздуха повышенного давления — невидимая воздушная подушка. Подъемная сила крыла возрастает в несколько раз.

 

Дорогу экранолету!

Если самолет совершает полет у земли, то при той же затрате топлива «эффект экрана» позволит увеличить полезный груз или же дальность полета. Так, на создание прежней подъемной силы будет расходоваться меньше топлива. Первые опыты для проверки этого эффекта были проведены более сорока лет назад. Оказалось, что при полете тяжелого самолета на небольшой высоте (он совершался над морем на высоте менее десяти метров) полезная нагрузка самолета может быть увеличена.

Но лишь в последние годы появились первые серьезные проекты специальных самолетов, предназначенных для подобных полетов с использованием «эффекта экрана». Они получили название экранолетов или экранопланов. Первый патент на экранолет получил финский инженер Т. Каарио в 1935 году. Он построил и первый экранолет — правда, не самолет, а сани, скользящие над снегом. Одновременно с ним советский инженер и изобретатель П. Гроховский разработал проект транспортного самолета-экранолета по схеме «летающее крыло». Это был первый проект подобного рода. Проводил он и опыты с моделями экранолетов.

В 1964 году испытали свой первый экранолет студенты Одесского института инженеров морского флота. Затем модели экранолетов «Эла» стали строить молодые конструкторы — студенты Политехнического института в Комсомольске-на-Амуре.

Одна из этих моделей была удостоена медали на выставке; работы продолжаются.

Лет пятнадцать — двадцать назад у нас группой молодых инженеров был построен необычный летательный «Дископлан». Он тоже имел крыло в виде диска и очень быстро, почти вертикально, взлетал и садился — «работала» воздушная подушка под крылом.

Настойчиво работают над экранолетами за рубежом: от первых моделей переходят к полноразмерным аппаратам, ведутся испытания.

Один из первых экспериментальных экранолетов построен в Японии. Это катамаран Кавасаки длиной шесть метров, с коротким крылом и обычным гребным винтом, так что взлететь он, естественно, не может.

Над созданием экранолета работает немецкий авиаконструктор А. Липпиш. Его экранолеты представляют собой самолет — летающую лодку с двигателем всего в сорок лошадиных сил.

Испытания показали, что при взлете экранолет летит на воздушной подушке, а когда скорость достигает ста сорока километров в час, то набирает высоту, как обычный самолет. Так что в данном случае экранолет может и ползать и летать. Аппарат одноместный, но конструктор разработал и шестиместный экранолет. Испытания показали, что мощность двигателя экранолета может быть значительно меньше, чем у всех других видов водного транспорта, что привело конструктора к мысли спроектировать трансокеанский экранолет весом пятьсот тонн, рассчитанный на двести — триста пассажиров или двести сорок тонн груза и скорость двести километров в час.

Эта скорость в четыре-пять раз больше, чем у современных океанских лайнеров, но билет на экранолет обойдется вдвое дешевле. А как оценить полное отсутствие качки при сохранении всего комфорта лайнера? Если уж шторм особенно разыграется и волны будут очень большими, экранолет может превратиться в самолет с размахом крыла шестьдесят один метр. Длина самолета-катамарана — сто восемьдесят четыре метра, мощность двигателей — пятьдесят тысяч лошадиных сил.

Трансокеанский экранолет-катамаран предложен в США. Длинные узкие крылья экранолета связывают корпусы-поплавки.

При весе тысяча тонн экранолет рассчитан на три тысячи пассажиров и скорость двести километров в час, но она может быть и значительно больше. Была построена модель экранолета длиной шестнадцать метров, но при первом испытании не выдержала.

Испытывалась в США и модель экранолета «Колумбия», на основе которой предполагалось создать трансокеанский грузопассажирский экранолет весом сто тонн на полтораста пассажиров. Особенностью проекта является сочетание летающего судна на обычной статической воздушной подушке и экранолета.

Аппарат имеет вентиляторы для создания воздушной подушки, которые при достижении большой скорости могут отключиться.

Работы по гигантским трансокеанским экранолетам еще требуют предварительных изысканий, но будущее — за ними, они выгодны.

Экранолет вовсе не обязательно должен иметь крыло, быть похожим на самолет и стремиться в небо. Возможны катера и другие суда, у которых тоже воздушная подушка создается не вентилятором, а встречным потоком воздуха, как у экранолета. В Англии есть катер, не имеющий ни крыла, ни вентилятора, и все же он мчится над водой на воздушной подушке — ее создает широкий корпус катера, он подминает под себя встречный поток воздуха.

Финские сани-экранолет, о которых уже упоминалось, тоже не имели крыла, подушку создавал широкий корпус. У нас в стране отличные аэросани-экранолет создали в самолетном конструкторском бюро А. Н. Туполева. Сани без крыла, подъемная сила корпуса при сравнительно небольших скоростях движения лишь приподнимает его, уменьшая давление на снег. При скорости восемьдесят километров в час давление уменьшается на одну треть, при скорости более ста километров в час сани уже не касаются снега вовсе.

Они становятся экраполетом и опираются на воздушную подушку.

Большая скорость, при которой создается динамическая воздушная подушка экранолета, делает его не очень-то пригодным для движения над неровной сушей. Другое дело — водная гладь. Мчась над водой, на границе двух океанов — водного и воздушного, он может превзойти по своим данным корабль и самолет.

На суше тоже есть вид транспорта, нуждающийся в идеально гладкой и ровной дороге — железнодорожный. Рельсолет на воздушной подушке способен намного увеличить скорость поезда. Но нельзя ли обойтись без вентиляторов для создания подушки? Придать вагону «аэродинамическую» форму, чтобы он при большой скорости обладал подъемной силой и сам создавал воздушную подушку, приподнимающую его над рельсами?

Эта идея высказана еще Циолковским. Ученые нашей страны работают над созданием поезда-экранолета, разработан, в частности, проект крылатого поезда на сто восемьдесят пассажиров, со скоростью шестьсот километров в час.

Есть ряд зарубежных проектов трубопоезда-экранолета. По одному из них поезд стреловидной формы должен лететь в трубе с кольцевым воздушным зазором двести миллиметров между ним и стенками трубы. Зазор создается с помощью небольших изогнутых «крылышек» — они образуют динамическую воздушную подушку, превращающую поезд в экранолет. Скорость поезда по проекту может быть даже сверхзвуковой. Чтобы достичь такой скорости, поезд должен засасывать воздух из трубы перед собой и выбрасывать его в трубу сзади, так что он будет лететь в разреженном воздухе, а сзади его будет толкать воздушная подушка. (Описание принципа движения такого поезда, конечно, упрощено.)

В одном студенческом проекте США предлагается создать летательный аппарат с воздушной подушкой трех сортов! При взлете и посадке воздушная подушка заменит обычное самолетное шасси. Бескрылый, но имеющий аэродинамические очертания крыла корпус создаст динамическую подушку на малых высотах и обеспечит свободный полет при больших скоростях. Наконец, в конструкции аппарата предусмотрены емкости, заполненные гелием, как у дирижабля.

Мы находимся, вероятно, накануне подлинной технической революции в транспорте. Можно думать, что будущее столетие станет веком расцвета новых, невиданных транспортных средств, основанных на использовании чудесных свойств воздушной подушки.

 

Миллион оборотов

Девиз века «быстрее!» относится не только к средствам передвижения, но и ко всем производственным процессам современной индустрии. Быстрее — значит, производительнее, значит, каждый человек и каждая машина дадут больше продукции, необходимой людям.

Все быстрее движутся различные части машин и станков, быстрее вращаются в подшипниках бесчисленные валы. Но разве просто — заставить вал вращаться быстро? И что значит — быстро? Сколько оборотов в минуту может делать какой-нибудь вал или тут предела нет? А если есть, чем он устанавливается?

Ответ на эти вопросы важен для всей современной техники. Ведь редко найдешь машину или станок без вращающихся валов в самых важных частях.

В большинстве случаев число оборотов вала ограничивается подшипниками, на которые вал опирается. Подшипники — важнейший элемент современной техники, вся она «вращается на подшипниках». Никто не подсчитал, сколько подшипников находится постоянно в работе, им несть числа.

Первый подшипник появился, вероятно, вместе с древним колесом. У многих из людей старшего поколения в воспоминаниях детства присутствует скрип колес плохо смазанной телеги — основного средства сообщения каких-нибудь полвека назад. Всего полвека, а как изменился мир! Даже бесшумное автомобильное колесо, обутое в воздушную подушку-шину, уже не устраивает: подавай летающие автомобили, летающие поезда…

Скрипит колесо — это скрипит ступица колеса, его подшипник. Он нуждается в постоянном уходе, прежде всего смазке. Не для того, чтобы унять противный скрип, это бы еще полбеды. Скрип — первый сигнал неблагополучия со смазкой, сигнал тревоги. Без смазки ни один подшипник работать не может.

Без смазки вращающийся вал будет тереться непосредственно о поверхность подшипника. Как ни гладка поверхность трущихся деталей, она усеяна незаметными глазу пиками и впадинами, которые отчетливо видны в окуляре микроскопа, — они и есть первопричина так называемого сухого трения. А оно смертельно опасно для подшипника, так как приводит к его износу и перегреву. Ведь сильное трение означает, что в тепло переходит большая работа трения — один шаг до выхода подшипника из строя из-за заклинивания или разрушения.

Когда подшипник смазан, то вал и подшипник разделены тонким слоем смазочного масла. Столь велика роль этой масляной пленки, что без преувеличения можно сказать — на ней держится вся современная индустрия.

Роль смазки была оценена людьми в самые старинные времена. Во всяком случае, египетский рисунок давностью почти три тысячи лет изображает человека, льющего смазочное масло под салазки, перевозящие тяжелое каменное изваяние. Археологи нашли остатки смазки в ступицах колес древних повозок, возраст которых не менее трех с половиной тысяч лет.

Смазочное масло непрерывно течет сквозь едва видимый зазор между вращающимся валом и подшипником, образуя там масляную подушку, поддерживающую вал. Теперь уже трется не вал о подшипник, а слои масла в подушке друг о друга. Трение в жидкости неизмеримо меньше — значит, меньше работа трения и выделяющееся тепло. Но и оно уносится маслом, которое не только смазывает, но и охлаждает подшипник, дважды защищая его от перегрева. Смазка нужна любым подшипникам — и опорным, подобным описанному выше, и упорным, когда нагрузка действует вдоль вала — в случае трения скольжения или качения.

Всем хорошо смазочное масло, но и оно сдает, когда число оборотов сильно возрастает. Как ни мало трение в масляной подушке, оно быстро увеличивается с числом оборотов. И вскоре ставит предел дальнейшему росту числа оборотов.

Техника не терпит барьеров на пути своего развития. Разумеется, и барьер числа оборотов будет преодолен, уже успешно преодолевается. С помощью все той же воздушной подушки.

Это одно из самых важных его применений.

Идея воздушной смазки вместо масляной вполне оправдана — трение в газе неизмеримо, в сотни и тысячи раз слабее, чем в жидкости, им можно пренебречь. Это и позволяет практически снять барьер оборотов.

Идея подшипника с воздушной смазкой проста. Воздух под давлением поступает в зазор между валом и подшипником и поднимает вал, всплывающий на тончайшей воздушной подушке. Ее толщина измеряется долями миллиметра, ведь поверхности вала и подшипника гладкие, имеют лишь микроскопические неровности. Но зато давление воздуха в подшипнике значительно больше, чем в воздушной подушке летающего судна или автолета, оно обычно равно нескольким атмосферам.

Подшипник с воздушной смазкой может быть устроен и иначе, напоминая экранолет. В этом случае воздух в зазор подшипника под давлением не подводится, вращающийся вал создает сам динамическую воздушную подушку, подминая окружающий воздух под себя. Какой вид воздушной смазки выгоднее в данном подшипнике — аэростатический или аэродинамический, устанавливают тщательным расчетом.

Бесчисленное множество воздушных подшипников работает в различных высокооборотных машинах и приборах современной техники.

Имеются фрезерные станки, в которых зубчатая фреза вращается на воздушных подшипниках, делая полмиллиона оборотов в минуту. С подобным же числом оборотов вращаются на воздушных подшипниках веретена ткацких станков, ультрацентрифуги в научных лабораториях и даже бормашины в зубоврачебных кабинетах — они практически безболезненны!

Проблему высокооборотности воздушная подушка, можно считать, решила окончательно. В подшипниках малых размеров число оборотов уже превысило миллион в минуту! Ограничивает его уже не подшипник, а прочность вращающегося вала и связанных с ним деталей.

Рекорд высокооборотности установлен воздушным подшипником в содружестве с магнитной опорой. Магнитная подвеска, создающая воздушный зазор между вращающимися деталями, известна давно, но лишь в последнее время приобретает все большее значение в связи с требованиями сверхточной техники. Ее преимущество в том, что она может действовать в вакууме — разреженная атмосфера позволяет достичь особенно высокого числа оборотов: ведь трение воздуха, как оно ни мало, все же замедляет вращение.

В одной из новых машин для производства синтетических волокон вал вращается с миллионом оборотов в минуту, опираясь на невидимый магнитный подшипник. Еще намного больше число оборотов сверхцентрифуги — при диаметре тридцать миллиметров она делает шесть миллионов оборотов в минуту! При таких оборотах магнитный подшипник необходим, центрифуга должна вращаться в вакууме.

 

Нужна как воздух

Как бывают довольны мамы, когда им удается купить детям ботинки с прочной, неизнашивающейся подметкой. Лучше похвалы быть не может — износу нет!

Никак не меньше радуются инженеры, имея дело с надежным, неизнашивающимся, не требующим ремонта оборудованием. Ремонт не только обременителен из-за сложности, трудоемкости, стоимости. Главное, он нарушает нормальный ритм производства: станки, машины, конвейер приходится останавливать.

Вот почему одним из главных требований к современным машинам является надежность, длительность работы без ремонта. Чем меньше изнашивается машина в работе, тем больше, как говорят, межремонтный период ее работы. Тем она качественнее, ценнее.

Изнашиваются прежде всего трущиеся детали и части машины. Чем больше трение, тем больше износ. Там, где применен воздушный подшипник, трения практически нет. Значит, нет и износа.

Особенно нужны подшипники там, где обычная смазка не годится. В атомных котлах и других ядерных установках радиоактивное излучение быстро ухудшает смазочные свойства обычных масел, и они становятся непригодными. Воздушные подшипники спасают положение.

Другой пример — различные химические производства. Часто машины и механизмы находятся в непосредственном контакте с веществами, вступающими в реакцию со смазочными жидкостями. Ясно, что и здесь могут найти применение подшипники с воздушной или газовой смазкой. Иногда смазка осуществляется газами, участвующими в самом технологическом процессе. Требования высокой чистоты конечного продукта исключают в этих случаях применение для смазки посторонних веществ.

Важна воздушная смазка, когда рабочие температуры машин очень высоки или, наоборот, низки — в металлургии, криогенной технике. При подобных температурах жидкие смазочные вещества, как правило, непригодны.

Любое устройство, прибор, изделие, плавающее на воздушной смазке, крайне чувствительно даже к ничтожным по величине усилиям: ведь трения-то нет. Стоит легко коснуться пальцем — и плита с прибором или изделием поехала… Это помогает избавиться от всяких «посторонних» воздействий, способных исказить результаты испытаний, ухудшить точность обработки или измерения. Если плита неподвижна, значит, никаких вредных воздействий нет. Поэтому часто воздушная смазка применяется в точных испытательных стендах, контрольно-измерительных устройствах и приборах.

Применена она, например, учеными-биониками, изучающими секреты насекомых, отлично управляющих движением своих многочисленных лапок. Как это им удается? В опыте таракан был помещен на пингпонговый шарик, свободно плавающий на подушке, создаваемой струей воздуха. Любое движение насекомого вызывало вращение шарика.

Когда искусственный спутник Земли находится на орбите, то его ориентация, то есть положение в пространстве, постоянно меняется: он может поворачиваться, кувыркаться, колебаться. Управление ориентацией осуществляется автоматически с помощью миниатюрных ракетных двигателей — струи вытекающих из них газов разворачивают спутник в нужную сторону. Сила реакции струй обычно ничтожно мала, в граммы и доли грамма, однако она способна повернуть массивный аппарат — ведь в космосе нет сопротивляющейся среды.

Но как испытать систему на Земле, в лаборатории? Пожалуй, только воздушная смазка и может помочь решить эту сложную задачу. Специальные лабораторные установки имитируют «космические условия» — массивная платформа с испытуемым оборудованием плавает в установке на воздушной смазке без трения Она способна поворачиваться под действием даже небольшой реактивной силы двигателя системы ориентации.

Трудно иной раз поверить своим глазам, видя, как легко смещается на сферической опоре с воздушной смазкой этакая махина весом во много тонн! В одной из установок платформа диаметром около четырех метров и высотой более двух метров весит девять тонн, а поворачивается на отшлифованной стальной сфере диаметром около полуметра с помощью тончайшего слоя воздушной смазки от любого дуновения.

Пожалуй, еще более сложная задача возникает перед учеными, которым нужно имитировать в земной лаборатории невесомость, поджидающую космонавта в полете. Полностью подобная имитация невозможна — чтобы испытать невесомость, надо побывать в космосе. И все же воздушная смазка может помочь хотя бы частично воссоздать невесомость и в лаборатории.

Чтобы проверить работоспособность и поведение космонавта в имитируемых условиях невесомости, ученые создали ряд установок. Ключевая роль в них выпадает на долю воздушной смазки. Космонавт, свободно «плавающий» в лаборатории на воздушных подшипниках, может отрабатывать, тренировать операции, которые ему предстоит затем выполнять в космосе. Отсутствие трения создает условия, во многом, хотя и не полностью, воссоздающие космическую невесомость. Удается проверять, как ориентируется человек в космосе, как ему удается выполнять физические упражнения, прилагать различные мышечные усилия.

Хотя подобные установки и не могут заменить истинного космического полета, все же они много значат для тренировки будущих космонавтов и для ученых, изучающих проблемы космической биологии и медицины.

Для научно-технического прогресса воздушная подушка нужна поистине как воздух!