Вот уже почти два века человечество пользуется железнодорожным транспортом. За это время паровозы сменились тепловозами, им на смену пришли локомотивы на электротяге.
А вот колёсная пара - основной элемент ходовой части - остаётся такой же, какой была в ХIХ веке. И на самом деле это равнозначно тому, что ездить на автомобиле, где вместо резиновых шин с дисками стоят колёса из цельных кусков дерева, как на первых примитивных телегах. Может, такая конструкция проста и надёжна, но далеко на ней не уедешь. Так рассуждали учёные из Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС), когда разрабатывали «гибкое колесо», аналогов которому в мире нет. Если «переобуть» поезда в такие колёса, их скорость возрастёт, срок эксплуатации увеличится, а затраты энергии снизятся.
«Развязать» гребень
Валерий Шилер, старший научный сотрудник ОмГУПС, ставит передо мной две небольшие тележки. Различаются они только колёсами. На первой - стандартная конструкция: колёса жёстко посажены на ось, фактически это цельная деталь. «Это замкнутая механическая система, которой пользовались ещё братья Черепановы 170 лет назад. Поверхность колёс конусная, поэтому в процессе движения по рельсам они ходят из стороны в сторону, - говорит Шилер. - Когда идёте через тамбур поезда, замечаете, как вагоны шатает? То-то и оно. А ведь на такое трение колёс о рельсы затрачиваются значительные усилия. Ещё в ХIХ веке подсчитали, что конструкция «съедает» половину энергии, то есть из-за неё сопротивление движению увеличивается вдвое».
Над тем, как уменьшить сопротивление, специалисты ломали голову несколько последних десятилетий. Вариантов модернизации колёсной пары предлагалось множество. Один из принципов - сделать колёса независимыми друг от друга, «развязать» их. Но значительного улучшения не было, пока Валерий Шилер не предложил заодно «развязать» и гребень - тот самый выступ на колесе, который не позволяет ему выходить за пределы рельсовой колеи. Теперь гребень способен вращаться сам по себе. Кроме того, инженер добавил в колесо прослойку из резины, что сделало ход более мягким. Именно такую конструкцию я наблюдаю на второй из предложенных мне тележек.
«Перед началом испытаний мы предполагали, что будет улучшение характеристик на 10-15%. Это уже считалось бы успехом. Но, когда сделали образцы, запустили их и провели замеры, оказалось, что «гибкое колесо» эффективнее обычного в два раза!» - рассказывает Валерий Викторович. Он подходит к макету железной дороги - трёхметровому отрезку рельсовой колеи с горкой на конце - и по очереди запускает обе тележки. Скатываясь с горки, первая проезжает сантиметров 30, вторая - 60. Это и есть двукратное улучшение характеристик. В 2 раза меньше сопротивление движению, в 2 раза меньше затраченной энергии, в 2 раза меньше расходов на содержание железнодорожных путей. О последнем по макету судить сложно, но изобретатель ссылается на данные многочисленных экспериментов: «Вагон не виляет, не реагирует на горизонтальные неровности полотна. Значит, нагрузка на рельсы и их износ резко уменьшаются».
Кто даст ход?
«В РЖД, куда мы неоднократно обращались, вроде проявляли интерес к проекту, со всеми выкладками соглашались, но потом начинались проблемы, - подхватывает тему Александр Шилер, сын изобретателя, доцент ОмГУПС. - Связаны они то с разделением направлений эксплуатации, то с ремонтом и производством подвижного состава - всё это нюансы, но дело они стопорят. Есть и другие трудности. Производители и потенциальные инвесторы требуют подтвердить спрос компании РЖД на новые колёса. А РЖД, в свою очередь, просит нас изготовить опытные образцы, сертифицировать и испытать их. А потом уже будет поднят вопрос о спросе! В прошлом году на Международной выставке высокотехнологичной техники и вооружения в Омске наше «гибкое колесо» признали лучшей инновационной идеей, обещали продвижение. Но, мне кажется, дело сдвинется лишь тогда, когда кто-то из первых лиц государства вмешается и даст ход проекту».
Как водится, изобретением интересуются иностранцы. В первую очередь азиаты - китайцы, корейцы, японцы... По приблизительным оценкам, интеллектуальная собственность (макет плюс международный патент) тянет на 150-200 млн долларов. Кроме экономического эффекта новая колёсная пара даст и такие, как снижение уровня шума и повышение безопасности движения. Иначе говоря, в случае аварии выбить вагон из рельсовой колеи будет труднее.
Но «гибкое колесо» - часть более глобального проекта, который Шилеры называют «Высокоскоростная гибкая транспортная система». Если его реализовать, товарные поезда смогут ходить со скоростью 160-200 км/ч, пассажирские - 300-350 км/ч. Изменятся принципы загрузки и разгрузки составов, снизится стоимость перевозимых товаров - в итоге выиграет экономика всей страны.
«Мы рук не опускаем. Команда у нас в вузе молодая, понемногу двигаем проект дальше, - улыбается Александр. - Надо завершить эволюцию колеса. Сколько можно на телеге ездить?»
Обошлись без Сколково: Не по государственному сценарию 
Влад Светоч представил уникальный метод похудения. Интервью с автором 
Мышиная возня мирового уровня: В ПетрГУ начались важные генетические исследования 
Псковский учёный изобрёл экзоскелет для инвалидов