Текст книги "100 великих чудес техники"

Современные круизные лайнеры

В середине XIX века появились судоходные компании, очень быстро получившие монополию на трансатлантические перевозки. Суда, оборудованные паровыми машинами, уже не зависели от погоды и ветров и могли приходить в пункты назначения в заранее обусловленное время. Стало возможным придерживаться определенного расписания. Это был огромный шаг вперед по сравнению с парусниками, пересекавшими океан за 30-100 суток.

Знаменитый английский писатель Чарлз Диккенс описал маленькие удовольствия, предоставляемые салоном пассажирского судна в 1840-е годы. «В час звонит колокол, и вниз спускается стюардесса, неся дымящееся блюдо жареного картофеля и другое – с печеными яблоками, она приносит также студень, ветчину и солонину или окутанное паром блюдо с целой горой превосходно приготовленного горячего мяса. Мы набрасываемся на эти лакомства, едим как можно больше (у нас теперь отличный аппетит), и как можно дольше задерживаемся за столом. Если в печке загорится огонь (а иногда он загорается), – все мы приходим в наилучшее настроение. Если же нет, – начинаем жаловаться друг другу на холод, потираем руки, кутаемся в пальто и накидки и до обеда снова укладываемся подремать, поговорить или почитать (опять-таки, если достаточно светло)».

С 1870-х годов пассажирские суда на атлантических линиях начинают превращаться в роскошные плавучие отели. Эта тенденция, наиболее ярко проявившаяся на больших английских пароходах, стала результатом возраставшей конкуренции с немецкими, французскими и голландскими компаниями. В 1870 году на судах «Абиссиния» и «Алджирия» впервые появились отдельные ванные комнаты, а оснащение парохода «Галлия», спущенного на воду в 1879 году, явилось предвестником расточительной роскоши будущего. Его салон был создан в японском стиле, стены отделаны панелями, покрытыми яшмово-красным лаком, на которых золотом и пастельными красками были нарисованы птицы и цветы. В центре курительного салона был даже оборудован фонтан. В 1880 году на пароходе «Сити оф Берлин» компании «Инмэн лайн» впервые зажглись электрические лампочки. На судах имелись роскошные каюты-люкс, танцевальные, концертные, спортивные и игорные залы, бассейны, салоны красоты, библиотеки. Первыми из дорогих судов нового поколения стали суда компании «Кунард» – «Кампания» и «Лукания», получившие в 1893 году «Голубую ленту Атлантики».

На рубеже XIX и XX веков в судостроении появляется несколько знаменательных новинок. Материалом для сооружения корпуса становится высококачественная сталь, два или четыре гребных винта приводятся во вращение мощной паровой турбиной новой конструкции. Устанавливается автоматическая система закрытия дверей на водонепроницаемых переборках, дистанционно управляемая с ходового мостика. На судах нашло применение новое эпохальное открытие – радио.

31 марта 1909 года был заложен киль, пожалуй, самого известного судна в мире «Титаник». И сегодня его размеры впечатляют. Длина «Титаника» – 259,83 метра, ширина – 28,19 метра, общая вместимость – 46328 регистровых тонн, а водоизмещение – 52310 тонн при осадке 10,54 метра. Он был самым большим судном, которое когда-либо до него строилось.

На «Титанике» было три винта и комбинированная силовая установка. Она состояла из двух групп четырехцилиндровых поршневых паровых машин, приводивших во вращение два трехлопастных боковых винта, каждый весом 38 тонн, и паровой турбины низкого давления, вращавшей четырехлопастный средний винт весом 22 тонны.

Зарегистрированная мощность паровых машин и турбины равнялась 50000 л с., но в действительности она достигала как минимум 55000 л с., что позволяло развивать скорость более 23 узлов. Предельная скорость составила 25 узлов.

«Титаник» производил неизгладимое впечатление. Гостиные, широкие лестницы и коридоры – все это походило скорее на большой дворец, чем на пассажирское судно. По внешнему виду и внутреннему оснащению он был вершиной судостроения своего времени. Даже несмотря на трагедию, постигшую «Титаник», представители верфи «Харленд энд Волф» считали и до сих пор считают его самым совершенным судном, которое фирма когда-либо строила.

На «Титанике» имелось восемь стальных палуб, расположенных друг над другом на расстоянии 250–320 сантиметров. Под шлюпочной палубой находилась палуба A длиной 150 метров. Почти вся она предназначалась для пассажиров 1-го класса. На этой палубе размещались читальный зал, курительный салон, холл и зимний сад. Вдоль бортов располагались прогулочные палубы.

На следующей палубе, обозначенной буквой B, находились апартаменты миллионеров с собственной прогулочной палубой. Эти помещения включали по две спальни, гостиную, ванную и прихожую. В каютах вместо привычных круглых иллюминаторов были большие окна, как во дворце. Вместо радиаторов парового отопления были установлены камины, топившиеся углем. Мебель и интерьеры апартаментов разрабатывались лучшими художниками. Если билет 1-го класса, включая плату за удобства, стоил около 100 фунтов стерлингов, то в разгар сезона стоимость путешествия через океан в один конец в таких апартаментах поднималась до 870 фунтов, или 4350 американских долларов (сегодня это составило бы примерно 50000 долларов). На корме находился ресторан в стиле Людовика XVI.

На палубе C размещались библиотека 2-го класса, уютный курительный салон и гостиная 3-го класса. На палубе D поражал воображение огромный ресторан 1-го класса с белыми стенами, лепным потолком и нишами, где при неярком освещении могли обедать семьи или небольшие компании.

Двумя палубами ниже, на палубе G, в центре судна располагался ресторан 3-го класса, а перед ним, по правому борту, находились бассейн размером 10x5 метров и комплекс турецких бань с комнатами для отдыха, отделанными позолотой. К услугам тех, кто посещал эти бани, была массажистка. На палубе размещался и зал для всевозможных игр с мячом, большой корт 9x6 метров и галерея для зрителей.

На «Титанике» было предусмотрено все, что могло бы потребоваться для удовлетворения самых изысканных желаний пассажиров, привыкших получать за свои деньги максимум внимания, удобств и роскоши. Учли даже пожелания тех, кто был охвачен модным в то время поветрием – автомобилизмом. Специальный кран мог поднять с причала автомобиль и поместить в отведенное для него место. Позаботились и о тех пассажирах, которым в плавании могла понадобиться медицинская помощь. Вместо обычного судового медпункта на «Титанике» имелась великолепно оборудованная больница с современным операционным залом. Любители фотографии прямо в море имели возможность проявить свои пленки и сделать отпечатки в помещении, располагавшем всем необходимым. Для пассажиров всех классов имелись парикмахерские, в которых также было все самое лучшее и самое новое – от шампуней до сушилок.

Сегодня большинство пассажиров пускается в длительное плавание с целью посмотреть мир. Поэтому самые крупные суда – круизные. Современные круизные теплоходы в большинстве своем схожи, их схему можно рассмотреть на примере теплохода «Century». Он принадлежит американской компании «Celebrity Cruises». Судно построено в Германии в 1995 году. По уровню комфорта и сервиса относится к пятизвездочной категории.

На теплоходе 304 пассажирские каюты без окна и 875 кают с окном. В том числе просторные каюты с верандами и джакузи. Все каюты комфортабельны, достаточно просторны – их площадь не меньше 15 квадратных метров. Они снабжены отличными кондиционерами и спутниковым телевидением. Стандартные каюты с окном напоминают гостиничные номера. Хотя, конечно, эти комнаты поменьше, чем обычные номера в пятизвездочных отелях. А вот вариант без окна весьма специфический и оставляет не очень приятное впечатление.

Жизнь на корабле устроена так, что пассажиры практически не пересекаются с командой. Для штата отведены нижние палубы, а в распоряжении пассажиров девять верхних палуб.

Открытые верхние палубы – самое главное место на корабле. На одиннадцатой и двенадцатой палубах находятся 26 кают, а также два небольших бассейна, «пляжные» зоны с шезлонгами, бар, огромный закрытый ресторан-буфет, ресторан-гриль и закрытая спортивно-оздоровительная зона. Здесь расположены сауны, закрытый бассейн-джакузи, массажные кабинеты и тренажерный зал. Все это занимает площадь, равную примерно трем футбольным полям.

Следующие три палубы целиком заняты каютами, и гулять здесь можно только по коридорам. На седьмой палубе кают нет. Она целиком отдана под развлечения. На ней расположен театр – большой красивый двухуровневый зал, который занимает два этажа, а также несколько магазинов, баров и казино. Здесь по вечерам играет живая музыка. На седьмой палубе есть также открытые участки, своего рода длинные лоджии, где расставлены кресла, позволяющие спрятаться от суеты в дневное время.

Шестая палуба тоже светская, свободная от кают. На ней находится продолжение театра и начало большого, тоже двухуровневого, ресторана, где все обычно собираются к ужину. Открытое пространство (в виде лоджии-коридора) тянется вдоль всей палубы и называется «променад». В закрытой части есть также конференц– и кинозал, библиотека, бары и магазины. На корабле торгуют всеми необходимыми для курортной жизни товарами, а также ювелирными изделиями.

Пятая палуба частично занята каютами, частично отдана под служебные помещения – там находятся дирекция, банк, экскурсионные служебные помещения и холлы, нижний этаж главного ресторана и изящного центрального фойе.

На четвертой палубе кроме кают расположены также медицинский центр и игровая комната для детей.

Последнее достижение мирового судостроения – судно «Вояджер» – «Странник морей», водоизмещением 137000 тонн – почти в полтора раза больше его предшественника – гиганта «Куин Элизабет-2». Заказчиком лайнера является американская компания «Ройал Карибиен», которой он обошелся в 500 миллионов долларов. Это первое судно в серии из трех аналогичных суперлайнеров.

В 1557 каютах, половина из которых имеет… балконы, размещаются 3840 пассажиров. Команда состоит из 1180 человек. Длина судна – 311 метров, ширина – 48, а высота от киля до верха дымовой трубы – 72,3 метра. «Вояджер» имеет 15 палуб, 4 из которых называются «Королевский променад» и имеют длину по 120 метров. На них, что очень престижно, выходят окна 138 кают. По замыслу проектировщиков все четыре «Королевских променада» напоминают «Барлингтонский пассаж» в Лондоне с магазинами и ресторанами. Есть на судне и «Королевское казино».

Судовой театр назван, естественно, «Ла Скала», и спектакли в нем могут смотреть 1350 зрителей. Самый крупный ресторан на 2100 мест занимает по высоте три палубы. На одной из палуб сооружена специальная скала высотой 10 метров, где любители скалолазания могут потренироваться. Есть арена с искусственным катком. Предоставляет «Вояджер» и такую услугу, как возможность обвенчаться – на верхней палубе прямо за трубой находится церковь для новобрачных.

Сервис сервисом, но проектировщики лайнера исходили из того, что судно должно оказывать минимальное влияние на окружающую среду и быть очень безопасным в аварийных ситуациях. Поэтому на нем есть цех по полной утилизации и переработке всех отходов. Чтобы не нарушать во время стоянок хрупкую экологическую систему кораллов, отказались от якорей. Судно на месте удерживает специальная система позиционирования GPS, которая связана с тремя уникальными рулевыми колонками, названными азипод. Технически азипод можно сравнить с реверсивным двигателем самолета – при экстренной остановке он позволяет судну быстро снизить скорость до нулевой. Имей «Титаник» азипод, он остановился бы как раз перед самым айсбергом и избежал бы гибели. Энергетические узлы имеют такой резерв и автономность, что при аварии «Вояджер» сохраняет половину своей мощности.

Электровоз ВЛ85

Вплоть до начала XIX века уголь и руду с шахт и рудников вывозили по чугунным рельсам. Груженые и порожние вагоны передвигались лошадьми. Первыми локомотивами были паровозы. Первый паровоз, двигавшийся по рельсам, был построен англичанином Р. Тревитиком в 1803 году для одного из рельсовых путей в шахте. Вслед за ним построили паровозы и другие изобретатели, но широкого практического применения эти паровозы не получили. Наиболее удачным оказался паровоз Дж Стефенсона, построенный в 1814 году. В 1829 году паровоз Стефенсона «Ракета» победил паровозы других конструкторов на состязании в Ренхилле, целью которых было выбрать наилучшую конструкцию паровоза для железной дороги Ливерпуль – Манчестер. Дж. Стефенсон стал родоначальником железнодорожного транспорта. В XX столетии паровозы строились во многих странах. В России первый паровоз был построен в 1834 году отцом и сыном Е.А. и М.Е. Черепановыми.

Первый электровоз был построен в середине 1890-х годов в США. То был электровоз постоянного тока, получавший энергию от тяговых подстанций.

В СССР первая электрифицированная железнодорожная линия с моторвагонными электропоездами появилась в 1926 году, первые электровозы – в 1933 году.

Со временем электрическая и тепловозная тяга вытеснила паровую почти со всех многочисленных магистралей нашей страны.

Железная дорога получает электроэнергию с крупных электростанций. Трехфазный ток высокого напряжения с них поступает на подстанции и там преобразуется в ток, нужный для тяги.

В первые годы электрификации пригородных участков железных дорог СССР с тяговых подстанций подавался постоянный ток напряжением 1500 В в медный контактный провод, подвешенный над рельсовым путем, а на первых магистральных участках применялся постоянный ток напряжением 3000 В. В 1960—1970-е годы стали на вновь электрифицируемых железных дорогах применять переменный однофазный ток частотой 50 Гц повышенного напряжения (25 кВ). Это дало возможность строить тяговые подстанции не через 20–30 километров, как при постоянном токе, а через 60–70 километров, то есть уменьшить вдвое-втрое их число, а подстанции делать более простыми и дешевыми. Повышенное напряжение позволяет уменьшить сечение контактного провода, требующего много меди. Это удешевляет контактную сеть.

На крыше электровоза укреплены токоприемники – пантографы, которые прижимаются к контактному проводу и передают электрический ток к тяговым двигателям электровоза.

Двигатели расположены под кузовом электровоза на каждой его оси. Первые отечественные электровозы имели 6 осей, размещенных в 2 трехосных тележках, значит, и 6 двигателей. Позднее стали выпускаться электровозы более мощные, с 8 осями в 4 двухосных тележках и с двигателями. Каждый двигатель с помощью системы зубчатых передач вращает «свою» колесную пару и тем самым приводит электровоз в движение. Ток, пройдя через пантограф к тяговым двигателям и совершив в них работу, уходит частью в рельсы, служащие вторым проводом, и затем через отсасывающие провода возвращается на тяговую подстанцию.

Большое достоинство электровоза – экономичность. Во время движения под уклон его двигатели работают как генераторы электрического тока, который поступает обратно в сеть. Такой режим называется рекуперационным (от латинского слова «recuperatio» – «обратное получение») торможением. Коэффициент полезного действия электровоза при этом достигает 88–90 процентов.

Кузов электровоза похож на вагон. На обоих его концах находятся кабины управления. Это позволяет электровозу двигаться в любом направлении – машинист должен лишь перейти из одной кабины в другую. У восьмиосных электровозов два кузова, соединенных друг с другом закрытым переходом. В кузове электровоза размещена электрическая аппаратура – ящики сопротивлений, контакторы, переключатели, а также всякого рода вспомогательные машины – мотор-генераторы, компрессоры, вентиляторы и т п.

Сейчас в России эксплуатируются электровозы переменного однофазного тока (питающее напряжение – 25 кВ и частота – 50 Гц), а также постоянного тока (напряжение – 3 кВ). Это мощные грузовые локомотивы отечественного производства серии ВЛ и чехословацкие пассажирские серии ЧС. Пассажирский электровоз серии ЧС4 мощностью 5100 кВт развивает скорость до 160 километров в час, а электровоз серии ВЛ85 мощностью 10020 кВт – до 110 километров в час.

ВЛ85 – мощнейший в мире локомотив на электротяге. Своему рождению он обязан БАМу. Для ее успешной эксплуатации Байкало-Амурской магистрали потребовался мощный надежный электровоз. Специалисты предложили несколько вариантов новых грузовых электровозов переменного тока.

Вот что пишет Олег Курихин в журнале «Техника – молодежи»:

«Одни предлагали выпускать только четырехосные секции и из них, в зависимости от веса поездов и профиля пути, составлять 8-, 12– и 16-осные локомотивы. На Новочеркасском электровозостроительном заводе освоили производство 2-секционного ВЛ80, к которому было можно прицеплять еще одну-две такие же машины. Вот только не всегда удавалось оптимально сочетать вес состава и локомотива, а иногда из-за избыточной мощности последнего возрастала стоимость перевозок.

По мнению других, помимо этих электровозов, следовало делать и 6-осные секции с двухосными тележками. Тогда, при однотипных тяговых электродвигателях, редукторах и системах управления, можно было бы составлять 8-, 10-, 12-, 14-, 16– и 18-осные машины, приноравливая их к конкретным условиям.

В обоих случаях секции замышлялись однокабинными, хотя некоторые специалисты стояли за 4– и 6-осные двухкабинные. И все же в итоге усилия сосредоточили на 12-осном локомотиве для тяжелых грузовых поездов и дорог с трудным профилем».

Теоретические исследования столь новой для отечественной практики ходовой части электровоза велись в Научно-исследовательском проектно-конструкторском и технологическом институте электровозостроения (ВЭлНИИ) и Ростовском-на-Дону институте инженеров железнодорожного транспорта (РИИЖТ). В результате решили проектировать 12-осный электровоз, у которого каждая из двух секций располагалась на трех 2-осных тележках с индивидуальным электроприводом.

При вождении тяжелых поездов новый локомотив должен был дать экономический эффект более 200 тысяч рублей в год (по курсу 1980 года), что стало основанием для включения будущей машины в официальный «Типаж магистральных электровозов».

Для экспериментальной проверки расчетов на Новочеркасском электровозостроительном заводе изготовили макет локомотива, в августе-сентябре 1981 года испытали его на разных скоростях и участках пути, подтвердив высокие качества ходовой части.

Проектирование электровоза ВЛ85 вел заместитель директора ВЭЛНИИ В.Я. Свердлов. В мае 1983 года построили первый образец, летом – второй. После опытного пробега на 5000 километров ВЛ85-001 предъявили МПС для испытаний, завершившихся вполне успешно.

«Механическую часть ВЛ85 выполнили так, – пишет Курихин, – чтобы кузов устанавливался на двухосные тележки с опорно-осевой, а в перспективе опорно-рамной подвеской тяговых электродвигателей, секции соединили автосцепкой, раму кузова спроектировали с учетом продольного усилия до трехсот тонн. В секциях смонтировали по трансформатору с тремя вторичными обмотками (по числу тележек), нагруженными через собственные преобразователи двумя соединенными параллельно тяговыми электродвигателями. Большое внимание уделили компоновке, вентиляции кузова и тяговых моторов, системе управления, снижению расходов энергии для собственных нужд локомотива».

Впервые в отечественной практике на ВЛ85 установили автоматизированную систему управления (АСУ), построенную на основе микропроцессоров и другой микроэлектроники, позволившую плавно разгонять состав до требуемой скорости с заданным током тяговых электродвигателей. После этого АСУ поддерживала постоянную скорость на ровном пути, а на спусках выполняла электрическое притормаживание. Кроме того, она контролировала рекуперацию, торможение до полной остановки, распределение усилия при двойной тяге. Благодаря ей удалось увеличить разгон на шесть процентов, замедление поезда – на десять процентов. По сравнению с ВЛ80Р расход энергии на новом локомотиве уменьшился больше чем на треть, и почти 1,2 раза возрос ее возврат в контактную сеть при режиме рекуперации. АСУ обеспечила надежную работу локомотива при колебаниях подаваемого напряжения в пределах 19–29 кВ».

А вот некоторые технические данные электровоза ВЛ85. Сцепной вес – 288 тонн. Габариты: длина – 45 метров, ширина – 3,16 метра, высота – 5,19 метра. Усилие тяги в часовом режиме при скорости 49,1 километра в час – 74 тонны.

Сначала оба электровоза испытывали на кольце Новочеркасского завода, потом динамику и воздействие на путь ВЛ85-001 – на Северо-Кавказской дороге, а тягово-энергетические характеристики ВЛ85-002 – на экспериментальном кольце ВНИИЖТ в Щербинке. Затем локомотивы передали для опытной эксплуатации на линии Белореченская – Майкоп, Мариинск – Красноярск – Тайшет, Абакан – Тайшет – Лена. Государственная комиссия отнесла их к высшей категории качества и рекомендовала НЭВЗу в 1985 году выпустить пять таких машин, а со следующего года приступить к их серийному производству.

Уже начиная с третьего локомотива стали применять лучшие тяговые электродвигатели НБ-514 и продолжали модернизацию. К январю 1995 года было выпущено 272 таких электровоза. Они вышли на рельсы Южно-Уральской, Красноярской, Восточно-Сибирской и Байкало-Амурской магистралей.

К сожалению, в последние годы объем перевозок значительно снизился, мощные ВЛ85 нередко работают с изрядной недогрузкой, что существенно удорожает стоимость доставки грузов по железной дороге.

Как это часто бывает, пришлось воспользоваться рекомендациями специалистов, которые в 1970-е годы предлагали производить 6-осные двухкабинные электровозы переменного тока с тремя 2-осными тележками, наиболее подходящими для составов в 4–5 тысяч тонн. МПС заказало такой локомотив, обозначенный ВЛ65. В сочетании с ВЛ80 и ВЛ85 они должны обеспечить нормальный грузооборот на дорогах переменного тока.