С небес на землю
Франц Крукенберг родился в 1882 г. и, достигнув сознательного возраста, выбрал стезю судостроителя. Образование он заканчивал в Высшем техническом училище Данцига (ныне польский город Гданьск), где одним из его наставников стал профессор Иоганн Шютте, известный гидродинамик и большой энтузиаст дирижаблестроения, заразивший своим увлечением и молодого корабела. Вместе с предпринимателем Генрихом Ланцем Шютте основал фирму по постройке жёстких дирижаблей. Германия была безоговорочным лидером в этой области: ещё до Первой Мировой там открылись регулярные пассажирские перевозки, во время войны гигантские «сигары» пошли в большую серию и массово применялись для самых разных целей, в том числе и для стратегических бомбёжек. Говоря о жёстком дирижабле, мы подразумеваем «Цеппелин»; «Шютте-Ланцев» сделали намного меньше, но они нередко задавали вектор прогресса в дирижаблестроении. И в том немалая заслуга Крукенберга: он проектировал как внешние элементы воздушного корабля (гондолы, каркас и обшивку, элементы подвесок), так и его внутренние агрегаты (газовые клапаны, балластную и швартовочную системы). В 1915 г. Крукенберг стал главным конструктором «Шютте-Ланца». При его участии построено 22 дирижабля. Но сам инженер относился к ним со скепсисом, особенно в аспекте гражданского применения: не нравилась ему идея возить людей среди сотен тысяч кубометров горючего и взрывоопасного водорода, и время подтвердило его правоту. Тогдашние самолёты, по мнению Крукенберга, не шибко лучше. Причём даже прежде их высокой аварийности он ставил крайне низкую экономичность. Может и ну его, этот скоростной транспорт?
Но ХХ век с первого же года заявил о себе, как о веке скоростей. Население в «апофеозе капитализма» стало очень мобильным. Особенно временем дорожили предприниматели. На заре столетия глава концерна АЕГ Эмиль Ратенау мечтал:
На скорости 200 километров [в час] бизнесмен преодолеет маршрут Берлин – Гамбург, не теряя времени. С утра он может просмотреть корреспонденцию, позавтракать в дороге; если он уехал в 10 часов утра, провести несколько часов за границей, возможно договориться с большим количеством биржевых игроков, вернуться в 4 часа дня, оставив весь вечер для переписки и другой деятельности…
Электромотриса «Сименс» на скорости 185 км/ч
Эти радужные фантазии базировались на уже существовавшей технике: в 1904 году электровагоны немецкого Исследовательского общества скоростных электрических железных дорог (Studiengesellschaft für Elektrische Schnellbahnen, St.E.S.) превысили 200 км/ч, а их испытатели стали самыми быстрыми людьми на планете. Вот он, выход! Правда, за два последующих десятилетия самолёты заметно обогнали поезда, но тем лучше – есть откуда заимствовать технические решения. Крукенберг ушёл из бедствующего в условиях развала экономики и версальских ограничений «Шютте-Ланца» с чётким планом, вызревшим из критического анализа различных средств скоростного сообщения. С небес на землю он спустился только в буквальном смысле: задуманный им проект скоростного поезда был куда смелее дирижаблей, суля настоящий переворот в магистральном транспорте.
Непременный атрибут классической железнодорожной техники — большой вес подвижного состава. Казалось бы странно: лишние килограммы — это лишние киловатт-часы электроэнергии или литры солярки, затраченные на их передвижение, а значит выброшенные на ветер рубли, доллары и евро. Неужели рельсы не может бороздить что-нибудь более ажурное? Нет, поезда не зря делают тяжёлыми, ведь они едут за счёт сцепления колеса и рельса, в основе коего лежит трение. Коэффициент трения в системе «стальное колесо – стальной рельс» сравнительно мал, поэтому он должен быть умножен на большую силу реакции, которую даёт вес. В железнодорожном транспорте есть понятие «сцепной вес» – часть массы, что приходится на приводные колёса. Чем он меньше (особенно при большом суммарном весе состава), тем сильнее поезд склонен к боксованию – срыву сцепления с рельсами, при котором колёса быстро вращаются, но лишь бессмысленно проскальзывают. Лёгкий вагон с приводом на колёса либо будет стартовать с пробуксовкой, либо ему придётся делать это очень плавно, забыв о больших ускорениях. Железнодорожники логично решили нагонять вес, зачастую даже балластом, Крукенберг же, свободный от их традиций, пошёл другим путём — он откался от привода на колёса в пользу авиационного пропеллера.
Поначалу в инженерном бюро на вилле Крукенберга работало всего шесть человек. От модной и многообещающей концепции подвесной монорельсовой дороги им пришлось отказаться почти сразу. Проект вышел слишком амбициозным и дорогостоящим. Несмотря на намеченную скорость в 360 км/ч, инвестора в переживающей «лихие 20-е» Вейнмарской республике он не нашёл. Удешевить его можно, если использовать существующие железные дороги. Да, скорость упадёт, зато не нужно строить с нуля дорогостоящую инфраструктуру, ведь даже испытательная трасса для скоростного поезда должна растянуться на десятки километров. Постепенно нарабатывая и патентуя отдельные технические решения, группа Крукенберга шаг за шагом формировала облик невиданной машины. Часть идей настолько опережала своё время, что даже сам изобретатель не осмелился воплотить их в металл. Например, запатентованная совместно с Куртом Стедефельдом система наклона кузова в поворотах ещё десятилетия оставалась сугубо экспериментальной и лишь в 70-х годах пошла в коммерческую эксплуатацию.
Пропеллерный вагон DVL
Одновременно созданием пропеллерного вагона заинтересовался Германский научно-исследовательский авиационный институт (DVL). Железнодорожное руководство предложило двум коллективам объединить усилия, но плод этого соития вышел довольно нелепым: высокий и узкий угловатый кузов покоился на четырёх маленьких колёсиках, чья подвеска вся торчала наружу. Двигался вагон совместными усилиями двух рядных шестицилиндровых моторов BMW IV взлётной мощностью 300 л.с. Задний двигатель вращал пропеллер напрямую, передний — через ременную передачу. Казалось бы, ни аэродинамика, ни рациональное проектирование экипажной части и рядом с 14-тонной повозкой не ночевали, однако на восьмикилометровом участке линии между Лангенхагеном и Целле (Нижняя Саксония) она разгонялась до 175 км/ч. В 1929 г. аэровагон совершил 82 поездки, пройдя около 1000 км. Крукенбергу эти эксперименты принесли важные сведения о поведении экипажа с малой осевой нагрузкой на высоких скоростях, а DVL оказался ими скорее разочарован и больше пропеллерных мотрис не строил.
Рождение «Рельсового Цеппелина»
Совместно с профессором Данцигского института гидродинамики Германом Феттингером Крукенберг основал фирму Flugbahn. В 1929 г. в ремонтных мастерских государственных железных дорог на станции Ганновер-Лайнхаузен силами восьми инженеров и примерно трёх десятков рабочих началось строительство «Пропеллерного вагона А», который быстро получил более броское имя «Рельсовый Цеппелин» (Schienenzeppelin). Почему, интересно, не «Рельсовый Шютте-Ланц»? Скорее всего, дело не в обиде инженера на своих бывших работодателей, просто имя графа стало уже нарицательным, принадлежа не только патриарху дирижаблестроения, но и целому классу воздушных кораблей, а особенно — новенькому LZ-127 «Граф Цеппелин», коим вся Германия с полным основанием гордилась.
Носовая часть мотрисы Крукенберга больше похожа на нынешние пассажирские самолёты, нежели на технику 20-х годов, что авиационную, что железнодорожную
Техника вчерашнего и сегодняшнего дня». Хорошо видны обтекатели задних колёс в виде клиновидных «крылышек»
При одном взгляде на длинный сигарообразный вагон становилось понятно, что название не случайно. Носовая часть имела вытянутую пулеобразную форму, корма плавно заострялась к коку винта – сходство с корпусом дирижабля несомненно, фюзеляжи же тогдашних самолётов крайне редко имели столь благородные очертания. Важной находкой Крукенберга стали обтекатели задних колёс. Удачное сопряжение заострённой кормы и шасси – это традиционная проблема автомобилей с обтекаемым кузовом. Нередко конструктора вообще оставляли открытыми колёса и подвеску, сводя на нет выигрыш от формы корпуса. Крукенберг спрятал колёса в эдакие рудиментарные крылышки, расположенные под кормой и плавно сходившие на клин.
«Рельсовый Цеппелин» ещё строится, но уже может ездить на вспомогательном электромоторе
Без обшивки хорошо видна «авиационная» конструктивно-силовая схема со стрингерами и шпангоутами
И ещё одно фото «раздетой» мотрисы
Родство с дирижаблем коснулось и конструктивно-силовой схемы. Традиционной для железных дорог тогда являлась тяжёлая рама с водружённым на неё кузовом, который воспринимает только местные нагрузки. А из-под карандаша Крукенберга вылезала пространственная конструкция из стрингеров и шпангоутов, обтянутых полотном сверху и алюминиевыми листами в носовой, кормовой и нижней частях кузова. Силовой набор состоял из дюралевых профилей и стальных труб. Вагон получился исключительно лёгким, около 20 тонн – примерно столько же весит менее прочный и существенно меньший по размерам современный четырёхосный трамвай. Тело с малой массой требует меньше энергии на разгон, то есть, экономит топливо. При внушительной, почти 26 метров, длине, лёгкому вагону достаточно было двух осей с колёсами метрового диаметра, тогда как соразмерная техника классической конструкции имела бы четыре колёсные пары, сгруппированные в две поворотные тележки. Правда, необычный вид экипажной части, возможно, был обусловлен неопытностью изобретателя в делах наземного транспорта. База шасси оказалась уж слишком длинной — 19,6 м, — что не способствовало комфортной езде.
Мотриса Крукенберга на экспериментальной трассе под Ганновером, октябрь 1930 г. Вид сбоку – наверное, самый эффектный её ракурс.
Но главной особенностью невиданной техники стал, конечно, толкающий пропеллер из ясеня. Крукенберг пробовал и двухлопастные, и четырёхлопастные винты. По сравнению с авиационными аналогами, выглядели они странновато: чтобы вписаться в железнодорожный габарит, пришлось обрезать лопасти до диаметра 2,8 м. Ось винта составляла с полотном угол 7°, дабы работающий пропеллер прижимал мотрису к пути. Может показаться, что, прижимая задние колёса, тяга винта подрывала бы передние, как у автомобиля с неправильной развесовкой, но это не так: вектор тяги проходил аккурат между колёсными парами.
Двигатель BMW VI
Непростым был и выбор двигателя. Правившую бал на стальных магистралях паровую машину, наверное, можно было вписать в вагон, вот только для пассажиров места бы не осталось. Да и обороты на валу она давала далёкие от нужных. С дизельным двигателем проблемы похожие. Электромотор компактен, только откуда ему брать ток? Вопрос о надёжном токосъёме на высоких скоростях всё-таки ещё находился в стадии решения, а взаимодействие воздушного потока от винта с контактной сетью только усугубило бы проблему. Можно, конечно, забить весь вагон аккумуляторами, но чем это лучше паровой машины? Бензиновые моторы на железных дорогах редки, зато практически не имели альтернативы в тогдашней авиации. Перенимать опыт – так уж до конца. Аэромотриса получила двигатель BMW VI взлётной мощностью 600 л.с., в то время выпускавшийся крупной серией. Это был очень надёжный 12-цилиндровый V-образный мотор жидкостного охлаждения, «сердце» многих военных и гражданских самолётов Германии, Японии, Советского Союза. Помимо винта он приводил насос пневморезервуаров тормозной системы, генератор и вентилятор, гнавший воздух через радиатор. Для тихоходных манёвров использовался электромотор с приводом на переднюю колёсную пару — заряда расположенных в носовой части аккумуляторов ему хватало на 20 км.
В создании интерьера аэромотрисы участвовали дизайнеры «Баухауза»
В дизайне скоростных поездов чувствуется влияние Крукенберга. Особенно ярко — в ранних японских «Шинкайсенах»
Выглядел «Рельсовый Цеппелин» просто сногсшибательно. «Аэродинамический» дизайн (streamline car) как раз входил в моду у железнодорожников, но ничего похожего доселе не было. Длинная и приземистая окрашенная серебрянкой гранёная сигара блестела на солнце и горела огнём в лучах заката. Аскетичный интерьер пассажирского салона родился в сотрудничестве со знаменитой художественной школой «Баухауз». Вмещала мотриса, по разным данным, от 24 до 46 человек – возможно, салон переделывали в процессе эксплуатации. В задней его части размещалась контрольно-записывающая аппаратура. Остекление выполнялось не отдельными окнами, а сплошной линией, перекликаясь с модной тогда конструктивистской архитектурой. Фары закрывались стёклами заподлицо с передком кузова. В остеклении кабины без колебаний узнаётся «кокпит» пассажирских самолётов, но не стоит забывать, что у оных хотя бы близкие очертания появились лет через пять после аэромотрисы, и не исключено, что в подражание ей. Влияние же «Рельсового Цеппелина» на последующие скоростные поезда очевидно – описанные черты мы видим и в японских «Шинкансенах», и во французских TGV, и в немецких ICE. Да что там, создатели совсем неторопливых электричек, дизель-поездов, метровагонов и даже трамваев нет-нет, да и придадут своим творениям авиационные черты (которые на них обычно смотрятся, как на корове седло).
Утиль для рекордсмена
Зрители приветствуют мотрису Крукенберга, завершающую свой рекордный пробег. Штаакен, пригород Берлина. Пять часов утра, 21 июня 1931 г.
«Рельсовый Цеппелин» после рекордного пробега на станции Берлин-Шпандау
В свой первый «полёт» мотриса Крукенберга отправилась 25 сентября 1930 г., совершив рейс между Крайензеном и Альтенбекеном. Уже тогда машина за три минуты разогналась до 182 км/ч. В мае следующего года был превышен 200-километровый рубеж, а 21 июня аэровагон под управлением самого изобретателя прошёл 257 км от Берлина до Гамбурга за 98 минут со средней скоростью 157,35 км/ч. Вблизи Берлина, между Карштедтом и Виттенберге, поезд разогнался до 230,2 км/ч – это был новый рекорд скорости на железных дорогах. Крукенбергу покорилось достижение других сумрачных германских гениев из общества St.E.S., державшееся почти тридцать лет. Судьба «Цеппелина» в итоге практически повторит историю электровагонов «Сименса» и АЕГ. И рекорд тоже окажется долгоживущим – его побьют лишь в 1954 г., а в классе мотрис с бензиновым мотором он актуален до сих пор.
«Рельсовый Цеппелин» брал на борт впятеро больше пассажиров, нежели самолёты с аналогичной силовой установкой – тут удивляться вроде нечему, но он был ещё и быстрее! Разгадка очень проста – у мотрисы намного ниже аэродинамическое сопротивление. Отсутствие несущих поверхностей резко упрощало её форму, снижая омываемую поверхность, а значит и сопротивление трения. Практически не было у неё и индуктивного сопротивления – неизбежного спутника аэродинамической подъёмной силы. Кузов вагона имел куда более изящные формы, чем кургузые фюзеляжи самолётов того времени. Наконец, даже компактный двухосный экипаж на тонких стальных колёсах едва ли создавал большее сопротивление, нежели неубирающиеся «лапти» тогдашних авиалайнеров.
«Рельсовый Цеппелин» на крутом уклоне между Эркратом и Хохдалем, 26 июня 1931 г.
Город Вупперталь. Встреча двух экзотических видов транспорта: пропеллерной мотрисы и подвесного монорельса. Последний до сих пор работает
После рекордной поездки «Рельсовый Цеппелин» экспонировался на станции Олимпштадион Берлинской городской электрички (S-bahn). Он активно колесил по немецким городам и весям, пользуясь гигантским успехом у публики. Правда, железнодорожники не разделяли воодушевления зевак. Работающий винт сочли опасным, а отбрасываемая им струя воздуха поднимала пыль и сдувала путевой балласт, не говоря уж о простом мусоре. «Рельсовый Цеппелин» оказался очень шумным, да ещё и не мог тащить прицепные вагоны. Крукенберг отказался от привода на колёса, но оставил торможение ими, столь же зависимое от веса. В одной из первых испытательных поездок вагон на скорости 180 км/ч сорвался в юз и скользил около 2 км, пропилив на задних колёсах лыски глубиной 3,5 мм. Впоследствии на мотрису установили реверсивный винт, который обеспечил надёжное торможение, но остальных проблем необычного привода решить не мог.
Крукенберг не стал цепляться за пропеллер и в августе 1932 г. радикально переделал своё детище. Вагон получил новую носовую часть, переднюю колёсную пару заменила двухосная поворотная тележка. Место винта заняла заострённая заглушка. Дизельный двигатель Maybach GO 5 в 410 л.с., установленный в увеличенной носовой части, передавал мощность на переднюю тележку посредством гидродинамической передачи – на заре тепловозостроения это тоже было в новинку, но, конечно, не так авангардно, как пропеллер. Без своей главной «изюминки» потяжелевшая на 10 тонн мотриса могла разгоняться лишь до 180 км/ч, зато её удалось продать Государственным железным дорогам. Впрочем, даже положив на алтарь практичности «авиационный» привод, Крукенберг не добился для своего детища лучшего будущего.
«Рельсовый Цеппелин» после переделки на колёсную тягу. Без пропеллера вагон существовал гораздо дольше, чем с ним, а фотографий осталось несравненно меньше. В обновлённом виде он интересовал публику куда слабее
Уже в 1933 г. фирма WUMAG выкатила «Летучего Гамбуржца» – двухвагонный дизель-поезд, положивший начало скоростному сообщению нового типа. Обтекаемые формы новых поездов явно испытали влияние «Рельсового Цеппелина», но их конструкция оставалась более-менее традиционной. Аэромотриса на фоне успешно работающих «Гамбуржцев» смотрелась лишь экзотическим экспериментом. Она безусловно заслуживала места в музее, но авиапромышленности агрессивной страны перманентно не хватало дюралюминия, коего мотриса Крукенберга содержала на несколько истребителей. Нацисты не пощадили даже настоящие «Цепеллины», а уж их оставшийся не у дел железнодорожный тёзка и подавно пошёл на вторсырьё – ещё в 1939 году.
Дизель-поезд 137-155 так и остался в единственном экземпляре
Разработчики «Рельсового Цеппелина» у своего творения, только что достигшего фантастической скорости. Слева направо: Хейнер, Крукенберг, Штедефельд, Блэк
Война помешала реализации и нового проекта Крукенберга – поезд 137-155, пусть и не оснащённый винтом, развивал концепцию «Рельсового Цепеллина». Он послужил основой для послевоенных скоростных поездов как в ФРГ, так и в ГДР. До самой своей смерти в 1965 г. Франц Крукенберг оставался верен исследованиям высокоскоростных железных дорог: в 1963 г. он предлагал построить магистраль по правому берегу Рейна от Франкфурта-на-Майне до Кёльна.
У автора в детстве была книга «Автомобили. Мотоциклы. Поезда» из переводной серии «Юный исследователь». Рисунок «Рельсового Цеппелина» занимал в ней целый разворот. История мотрисы Крукенберга вообще широко тиражировалась, став ярким примером ретрофутуризма и железнодорожной экзотики. Своей популярностью она обязана именно шикарному внешнему виду и рекорду скорости. Ведь «Рельсовый Цеппелин» не был первой аэромотрисой, он был… последней. Впрочем, приоритет всё равно принадлежит немцам.
Забытый первенец
Чертежи из патента Отто Штайница GB147092A
Первый «пропеллерный вагон» был построен компанией Luftfahrt (Грюневальд, пригород Берлина) под руководством Отто Штайница. 11 мая 1919 г. «Дрингос» (сокращение от Dr.-Ing. Otto Steinitz) ушёл в первую обкатку из Грюневальда в Белиц, достигнув 60 км/ч. На его борту было около сорока высокопоставленных пассажиров: железнодорожных чиновников и депутатов парламента.
Аэровагон «Дрингос» на обложке журнала «Еженедельное обозрение»
По всей видимости, творение Штайница представляло собой переделанный двухосный крытый товарный вагон. Деревянный кузов был укорочен с обеих сторон, освободившееся место на раме заняли два рядных шестицилиндровых авиамотора без капотов с деревянными двухлопастными винтами. Моторы были подняты до уровня крыши вагона, под ними установлено по два автомобильных радиатора. Похоже, одновременно двигатели не включали, и каждый тянул мотрису в свою сторону. В таком случае, «Дрингос», в отличие от «Рельсового Цеппелина», не нужно было разворачивать на поворотном круге.
Моторы «Дрингоса» были вынесены на консольных фермах под самую крышу
За недолгую жизнь вагона Штайница его успели даже перекрасить
Тип и мощность двигателей доподлинно неизвестны, но на фотографии видна любопытная деталь – выгнутый в стиле «ар-деко» выхлопной коллектор. Похожие агрегаты можно найти на фотографиях многих немецких боевых самолётов, например, «Альбатроса» С.III. Вычурная форма выхлопа объясняется не каким-то художественным капризом, а необходимостью вывести выхлопные газы над верхним крылом. Аэровагону это не нужно, зато явно не помешает глушитель, а его как раз не было. Очень похоже, что мотоустановки попросту сняли с разбитых аэропланов. В таком случае, двигателем скорее всего был «Мерседес» D.III в 180 л.с. – очень распространённый мотор, ставившийся на пару десятков типов самолётов. Но не факт – немцы любили «рядные шестёрки» с их небольшим миделем, так что ассортимент «Бенцев», «БМВ», «Мерседесов» и «Майбахов» мощностью от 150 до 260 л.с. был весьма богатым.
Как это не было
В серию вагон Штайница наверняка пошёл бы и с подходящими мотоустановками, и с более обтекаемым кузовом, необходимым не столько для снижения сопротивления, сколько для большей эффективности винтов. Его предполагалось использовать не в качестве одиночной мотрисы, а как целый локомотив — тянущий винт, в отличие от толкающего у Крукенберга, это позволял. Однако поездка чиновников должного эффекта не возымела — «Дрингос» позволял утилизировать сотни залежавшихся на послевоенных складах авиамоторов, но его шумность и прожорливость этим не окупалась. После восьми месяцев испытаний работы по чудо-вагону были остановлены.
Штайниц продолжил исследования различных видов инновационного транспорта. Среди прочего, занимался он и проблемами космонавтики, что привело его под начало Германа Оберта. И кто знает, возможно его имя сейчас стояло бы в одном ряду с Королёвым и фон Брауном, но после 1933 года на первый план вышли не его инженерные и организаторские таланты, а еврейское происхождение. Штайница постепенно отлучали от работы, и в 1939 г. он был вынужден эмигрировать в США, где и прожил до самой своей смерти в 1964 г.
«Дрингос» же оказался практически забыт. Зарубежные исследователи даже полагали, что на фотографиях изображён советский аэровагон. У этой ошибки были свои основания — с загадочными историями советских аэровагонов можно ознакомиться по ссылке.
А здесь вы можете почитать об электровагонах St.E.S., которые пару раз упоминались
Автор - Иван Конюхов, #конюховкат