Пневматические поезда: краткая история путешествий по трубам

Однако для близких перевозок дымное и плюющееся паром чудовище не слишком-то годилось. Если на улицах паровые трамваи ещё можно было терпеть, то под землёй их эксплуатация была связана с огромным количеством трудностей. Тоннели требовали сложнейшей и дорогостоящей системы вентиляции, вагоны приходилось делать наглухо закрытыми — и так далее. Конечно, паровозы за неимением иных вариантов использовали, например, в Лондонском метрополитене с 1864 по 1925 год, но альтернативу подземному пару искали всегда. И порой находили весьма нетривиальные решения.

В принципе, выход из ситуации был найден ещё даже до того, как Стефенсон построил первый паровоз. Ещё в 1810 году британский инженер Джордж Медхёрст опубликовал брошюру, в которой описал принцип работы пневмопочты и её экономическую выгоду. Ещё двумя годами позже он же предложил и увеличенный вариант подобного устройства — для перевозки грузов и пассажиров, то есть, по сути, придумал пневматический поезд. Но дальше теории у Медхёрста дело не пошло. В 1824 году другой британец, некто Валланс, построил близ города Брайтон 46-метровый отрезок пневматической железной дороги. Она представляла собой трубу из еловых досок почти двухметрового диаметра, внутри которой по проложенным рельсам передвигалась вагонетка с сиденьями для пассажиров. В «голове» состава находился круглый щит, с помощью кожаных уплотнителей плотно прилегающий к стенкам трубы. Насосы, установленные в конечных пунктах, создавали необходимое разрежение воздуха, и каждый желающий мог совершить небольшое путешествие на новом транспорте. Оценив относительный успех Валланса, Медхёрст вновь вернулся к своим расчётам и в 1827 году опубликовал третью брошюру о «безлошадной» системе передвижения со скоростью до 60 миль/ч. В этой брошюре он предлагал не строить пневмодорогу с нуля, а воспользоваться уже существующими рельсошпальными конструкциями. Инновация заключалась в трубе небольшого диаметра с поршнем внутри, с которым должен быть жёстко связан головной вагон. Далее всё согласно законам физики: разрежение воздуха тянет поршень, который двигает весь поезд. Но в конце того же года инженер умер, так и не успев реализовать свой проект. Чуть позже этот же проект пытался осуществить американец Генри Пинкас, но неудачно. Его идея была такова: в трубе метрового диаметра ходит жёстко связанный с головным вагоном поршень; продольная прорезь в трубе закрыта канатом, покрытым жиром; при проходе вагона канат отодвигается, после чего воздух, устремляющийся в трубу, толкает состав вперед.

Основные трудности заключались в конструкции клапана, который разделял поршень, идущий внутри трубы, и сам локомотив: он должен быть герметичным, иначе никто никуда не поедет. Эту задачу в 1838 году решили британские инженеры — Сэмюэл Клегг и братья Самуда, Джейкоб и Джозеф. Получив патент на «некоторые усовершенствования в конструкции клапана», они в 1840 году открыли в пригороде Лондона пробную линию длиной 0,8 километра. Испытания показали, что все механизмы отлично работают. «Воздушный» состав во время обкатки показал отличные результаты: на восьмиградусном подъёме поезд весом 13,5 тонн развил скорость в 36 км/ч. Система Клегга-Самуда получила широкую популярность в технической среде. Многие инженеры приезжали, чтобы перенять опыт британцев, в том числе сам Изамбард Брюнель, знаменитейший деятель промышленной революции, почитаемый в Британии как величайший инженер всех времён. После своего успеха изобретатели получили грант на постройку «атмосферной» дороги Dalkey Atmospheric Railway суммарной длиной 2,8 км между ирландскими городами Кингстаун и Далки. Участок функционировал с 29 марта 1844 года (официальное открытие) по 12 апреля 1854 года. Скорость поездов на нем достигала 64 км/ч, при этом движение велось на подъём, а назад поезд возвращался «самоходом», катясь под уклон.

Вскоре после описанных событий у ветки Клегга появился конкурент. В 1845 году переоборудовали 12-километровый участок дороги London and Croydon Railway между, собственно, Лондоном и Кройдоном в пневмосистему. Отличительной чертой нового пути стали не инженерные решения, а три насосные станции, построенные в готическом стиле, с множеством декораций и высоченными башнями-шпилями, которые вмещали трубы паровых котлов. Помимо того, дорога стала знаменита тем, что в ходе её оборудования была построена первая в мире железнодорожная эстакада — над обычными железнодорожными путями Портлендской железной дороги прошел отрезок пневматической. Правда, дорогу закрыли уже в 1847 году, поскольку инженеры допустили множество ошибок: клапаны отказывали чуть ли не каждый день, компания разорилась, и это фиаско обошлось в 500 тысяч фунтов стерлингов.

Третьей британской попыткой построить пневмодорогу стал проект South Devon Railway. Участок дороги (кстати, спроектированной самим Брюнелем) между Эксетером и Плимутом перевели на пневмотягу. Функционировала система вполне исправно, достигая уже привычной скорости 64 км/ч. 25 февраля 1847 года на линию доставили первый поезд, но так как одним из инженеров был Брюнель, строгий и технический подкованный, он тщательно оценивал экономическую эффективность системы — и по итогам года признал дорогу нерентабельной. 9 сентября 1848 года по ней прошёл последний пневмопоезд. Надо отметить, что South Devon Railway стала самой крупной подобной дорогой (32 километра!) — её обслуживали одиннадцать насосных станций, три из которых сохранились до сих пор.

Тем временем во Франции повторили британский опыт, построив 8,5-километровую пневмодорогу между Буа-де-Везине и Сен-Жерменом-ан-Ле. Она оказалась долгожительницей среди конкуренток, просуществовав с 1847 по 1860 год.

Вообще же в 1840-е проекты атмосферных железных дорог стали появляться, как грибы после дождя. Только за пять лет — с 1843 по 1847 год — около семидесяти изобретателей подали патентные документы на подобные конструкции. Среди этих проектов встречались и подобные поезду Валланса — с использованием самого состава в качестве поршня.

Так, в 1864 году под лондонским парком Кристал Пэлас по проекту Томаса Раммелла была построена 550-метровая подземная пневмодорога Crystal Palace pneumatic railway. Поезда в ней должны были двигаться по овальному тоннелю (3х2,7 метра) от одного входа в парк до другого. Таким образом, за 6 пенсов пассажир мог пересечь Кристал Пэлас всего за 50 секунд. Раммелл лелеял планы по постройке более длинной линии от Ватерлоо до Уайтхолла под Темзой, однако работы так и не завершились, а местонахождение первого тоннеля со временем было забыто. Кстати, согласно легенде, в 1978 году некая женщина случайно наткнулась на этот тоннель и видела там железнодорожный вагон, внутри которого находились скелеты в старинной одежде. Какие-то остатки линии были найдены в 1992-м, но целиком тоннель так и не был раскопан.

Еще одна пневматическая подземная железная дорога Beach Pneumatic Transit была построена в Нью-Йорке в 1870 году инженером Альфредом Эли Бичем. Труба «воздушного метрополитена» имела всего 90 метров в длину и пролегала под Бродвеем — от Уоррен-стрит до Мюррей-стрит. Две подземные станции были богато украшены фресками, статуями и аквариумами с золотыми рыбками, а к услугам пассажиров были мягкие кресла. Система была в первую очередь демонстрационной, призванной показать возможности подобного вида транспорта, и поэтому включала в себя только один 22-местный вагон (причём Бич вложил в строительство 350 тысяч кровных долларов). Пневмопуть пользовался бешеным спросом: в первые две недели эксплуатации на нем прокатилось 11 000 пассажиров, а за первый год в вагоне побывало 400 000 человек. Но, несмотря на успех, документы на использование полноценной пневматической железной дороги изобретатель получил только в 1873 году, а к тому времени общественный и инвесторский интерес к проекту ослаб настолько, что даже демонстрационный участок пути пришлось закрыть из-за финансовых трудностей. Окончательно пневматическое метро похоронил обвал фондового рынка, после которого инвесторы покинули проект.

Однако «воздушный метрополитен» всё же оставил достаточно заметный след в искусстве. Так, один из героев триллера Мортона Фридгуда «Опасные пассажиры поезда 123» упоминает о существовании пневматического тоннеля, а в фильме «Охотники за привидениями 2», выпущенном в 1989 году, под Нью-Йорком обнаруживается полноценная пневматическая железная дорога.

Несмотря на то, что паровозы имели большую мощность, «атмосферическая» дорога всё же имела ряд немаловажных преимуществ перед традиционной: скорость передвижения, бездымный, бесшумный и плавный ход, а также безопасность (паровой котёл не мог взорваться, поскольку его не было). Кроме того, использование такого способа передвижения позволяло составам легче преодолевать подъёмы.

Однако Стефенсон, изобретатель паровоза, скептически отнёсся к новшеству. «Из этого ничего не выйдет, — говорил он. — Ведь это только видоизменение пресловутой неподвижной машины с канатной передачей. Я уверен при этом, что воздухонепроницаемые каналы окажутся гораздо менее надёжными, чем обыкновенные канаты. Они будут прочны не больше, чем канаты из песка».

Стефенсон оказался прав — пневмодороги протянули недолго. Камнем преткновения стал клапан, обеспечивающий герметичность трубы в районе поршня. Зимой в щель набивался снег, влага внутри трубы замерзала, что приводило к образованию наледи и выводило пневмодорогу из строя. В другие времена года влага, попавшая внутрь, способствовала коррозии трубы, и ржавчина быстро истирала клапан. Заодно люди не на жизнь, а на смерть сражались с крысами, которые с удовольствием пожирали пропитанную салом кожу. Наконец, чтобы достичь разрежения воздуха в трубе, использовались паровые двигатели на насосных станциях, которые можно было бы с тем же успехом применять на обычных паровозах. Сегодня, в век загрязнения окружающей среды и грядущего дефицита топлива, пневматическая железная дорога может показаться хорошим транспортным средством, тем более что проблему герметичности клапана решить легко. Впрочем, кажется, даже Илон Маск не смог заинтересовать этой идеей инвесторов — его проект Hyperloop закрылся в декабре 2023 года. Аналогичные проекты продолжает тестировать лишь Китай — компания CASIC в феврале 2024 года испытала в тестовом двухкилометровом тоннеле капсулу на магнитной подушке, которая набрала скорость свыше 623 километров в час.