При движении поезда пассажиры отчетливо ощущают характерный тук-тук. Кому-то эта ситуация кажется романтичной, а кто-то не понимает, почему нельзя было бы сделать путь, состоящий из одного ровного полотна. Ведь стук колес вызван проездом колёс по стыкам рельс. И шума бы не было, и монтаж упростился, и плавность движения вместе с комфортом повысились.
Оказывается, зазоры между рельсами оставляют не только из-за того, что монтировать сплошное полотно из одного длинного хлыста попросту невозможно, но и ещё из-за одной важной причины.
Наверняка вы ни раз слышали о расширении металла при повышении температуры. Казалось бы, речь идёт всего о нескольких градусах, в результате которых и металлическое изделие расширится всего на несколько миллиметров. Но негативное воздействие намного опаснее.
Анализ конструкции
Рельсы крепятся к шпалам и, по сути дела, лишены возможности перемещаться во всех направлениях. Подвижность возможно иметь только в продольном направлении.
Когда у нас есть участок, строго ограниченный некоторыми крайними точками, то телу при расширении попросту некуда будет деться. Те самые зазоры служат резервным местом, куда двигается расширяемый материал полотна.
Можно подумать, что как расширилось, так и сожмется. Но нет, это неправильный подход. Силы межмолекулярного взаимодействие невозможно удержать ни сваркой, ни болтами. Достаточно вспомнить, как замерзшая вода разрывает железные трубы или как в древнем Египте использовали смачиваемые тряпочки для раскалывания камней.
Тут картина похожая. При расширении металла полотно начинает непроизвольно перемещаться, а так как рельса строго ограничена, ничего не остается делать, кроме как расходовать эту энергию на изгиб. Может произойти непроизвольный выброс рельс. Явление известное и весьма опасное. Да, если одна рельса увеличивается на 1 мм, то картина не так ужасна, но когда температура за окном высокая, а рельсы находятся на открытом солнце, термическое расширение исчисляется в сантиметрах.
Если же хлысту некуда деваться, то эти сантиметры заставят полотно гнуться. Как сыграет вся конструкция в итоге предсказать тяжело. Очевидно только, что при некоторых условиях и роковом стечении обстоятельств, изгиб окажется равным не нескольким миллиметрам, а будет исчисляться десятками сантиметров.
Как решается проблема
Очевидно, что термическое расширение сплава, из которого выполнен железнодорожный путь - большая проблема. Ученые материаловеды стараются с помощью подбора химического состава добиться наименьшего коэффициента термического расширения. Использование легирования тут на первом месте.
Но помимо изменения состава идут работы над улучшением процесса прокатки и термической обработки рельс. Ведь отсутствие внутренних напряжений - залог равномерного расширения.
Проделанные работы уже позволили значительно увеличить длину без стыкового участка и уменьшить величину термического зазора между двумя участками полотна. Современные рельсы отличаются от тех, что были ещё 100 лет назад.
-----
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
Поддержите наш проект лайком и подпиской ;)!
