Тонна давления на квадратный метр стекла, 100 децибел шума и угроза разрыва барабанных перепонок — вот что случится, если открыть окно в «Сапсане» на полном ходу. Хорошо, что его нельзя открыть.
А ведь каких-то 50 лет назад пассажиры спокойно высовывались из поезда по пояс, подставляя лицо ветру и глотая пыль.
Карета на рельсах: откуда вообще взялись окна в поездах
Первые пассажирские вагоны не были вагонами. Это были обычные почтовые кареты, поставленные на железные колёса.
Железная дорога Мамблс в Уэльсе запустила такой «франкенштейн» ещё в 1807 году — за 23 года до знаменитой «Ракеты» Стефенсона. Окна в этих повозках были крошечные, в дубовых рамах, и существовали не для любования пейзажем, а чтобы хоть что-то видеть внутри.
Пассажиры первого класса ехали в закрытых купе со стёклами. Второй и третий класс трясся в открытых вагонах, где окном было - просто отсутствие стены.
Романтика продолжалась недолго: паровозы щедро осыпали публику искрами и копотью. К середине 1840-х все вагоны получили стены и стёкла — не от доброты, а из-за судебных исков за прожжённую одежду.
Кожаный ремень и железный штифт: как открывались окна в старых поездах
Старинное окно — тяжёлая деревянная рама со стеклом — скользило вниз по вертикальным пазам в стене вагона. Снизу к раме крепился толстый кожаный ремень с пробитыми отверстиями. Чтобы зафиксировать окно, пассажир подтягивал ремень и накидывал нужное отверстие на металлический штифт под подоконником.
Почему именно кожа, а не металлическая защёлка? Поезда XIX века тряслись так, что у пассажиров звенело в зубах. Металлический фиксатор в таких условиях разбалтывался за пару месяцев и начинал грохотать на каждом стыке рельсов.
Кожаный ремень работал как амортизатор: удерживал стекло в натяжении, гасил вибрацию и позволял плавно регулировать ширину щели. В мире без кондиционеров это было критично — разница между «приятным сквознячком» и «ураганом в купе» составляла одно отверстие на ремне.
Побочные эффекты также были. Вода, пыль и сажа стекали в полость, куда пряталось стекло, и деревянный каркас двери методично прогнивал. Ремни со временем вытягивались и рвались. Сорвавшаяся рама весом в несколько килограммов могла раздробить пальцы — травма настолько частая, что в инструкциях для проводников ей посвящали отдельный пункт.
Советская школа: почему в наших вагонах стекло ехало вверх
В Британии окна опускались вниз — в полость двери. В советских вагонах стекло, наоборот, поднималось вверх. Это не каприз конструкторов, а результат инженерного расчёта под конкретные условия.
Главная причина — толщина стен. Британские вагоны имели массивные двери, в которые легко помещалось опускающееся стекло. Советские вагоны проектировались с максимально тонкими стенками, чтобы выиграть ширину прохода и купе. Прятать стекло внутрь стены было просто некуда. Зато наверху, за панелью внутренней отделки, место находилось.
Бонус для холодного климата: при подъёме окна вверх вода не скапливалась в нижней части проёма. Кто хоть раз видел ржавый подоконник в старом вагоне, оценит важность этого решения. В условиях русской зимы, когда талая вода днём заливает всё, а ночью замерзает — каждая лишняя полость для влаги сокращает жизнь вагону на годы.
Был и практический нюанс для проводников. Поднятое вверх окно оставляло нижнюю часть рамы на месте — как защитный бортик. Можно было выглянуть на платформу, не боясь получить в лицо камнем из-под колёс. Через узкую щель снизу передавали документы или пропуска, не выпуская тепло из вагона. Мелочь, но в минус тридцать — и такая мелочь на вес золота.
В советских электричках окна обычно открывались не целиком, а только верхние форточки, которые откидывались внутрь вагона вниз (на себя). Полноценное окно целиком сдвигалось редко — в основном в старых моделях, и то вверх или вниз в зависимости от конструкции вагона.
Почему в «Сапсане» окна не открываются: тонна на стекло
Современные скоростные поезда — «Сапсан», TGV, ICE, Синкансэн — герметичны, как самолёт. И причины почти те же, что в авиации.
Современный вагон — это замкнутая система кондиционирования. Внутри поддерживается лёгкое избыточное давление, которое работает как воздушный замок: когда двери на станции открываются, воздух выдувается наружу и не пускает пыль и жару внутрь. Одно открытое окно ломает весь баланс. Кондиционер начинает работать вхолостую, перегревается и выходит из строя.
Теперь физика. При скорости выше 160 км/ч поезд, входящий в тоннель, работает как поршень в цилиндре. Перед носовой частью образуется ударная волна давления. Разница давлений на окне при этом достигает 0,1 атмосферы.
На окно площадью один квадратный метр это даёт нагрузку в 10 000 ньютонов — около тонны. Механизм, который должен и открываться, и выдерживать тонну циклической нагрузки, и оставаться герметичным — это инженерный тупик. .
И шум. На 200 км/ч открытое окно генерирует больше 100 децибел — это уровень отбойного молотка.
Как выбраться, если окна не открываются
Закономерный вопрос: если окна намертво вклеены — как эвакуироваться при аварии? Инженеры об этом подумали задолго до пассажиров.
Первый способ — закалённое стекло и специальные молотки. Наружный слой стекла в современных вагонах обладает парадоксальным свойством: он выдерживает мощный удар плашмя, но рассыпается в мелкую безопасную крошку от точечного воздействия. Красный молоток в специальном кронштейне рядом с окном — не декорация. Один удар в угол стекла — и вместо окна аварийный выход.
Второй способ — съёмные уплотнители. В некоторых конструкциях достаточно вытянуть специальный шнур, и всё окно целиком выпадает из рамы.
Война с запотеванием: почему поездные стёкла больше не «плачут»
Запотевшее окно в плацкартном вагоне — картинка, знакомая каждому, кто ездил зимой по России. Тёплый влажный воздух от дыхания сорока пассажиров встречался с ледяным одинарным стеклом — и привет, конденсат. На окнах рисовали узоры, протирали рукавом, подкладывали тряпки.
Современные вагоны решают проблему многослойными стеклопакетами. Между стёклами закачан аргон или криптон — инертные газы, которые проводят тепло хуже воздуха. На внутреннюю поверхность наносят так называемое Low-E покрытие — тончайший слой металла, отражающий тепловое излучение обратно в салон. Внутреннее стекло остаётся тёплым, конденсат не образуется.
Есть и продвинутая функция — спектральная селективность. Стекло пропускает видимый свет, но задерживает ультрафиолет и избыточный инфракрасный спектр. Результат: летом в вагоне не превращаешься в курицу-гриль, обивка не выгорает за сезон, а зимой тепло остаётся внутри. Работает как солнцезащитные очки для всего вагона — только незаметно.