Российскую инженерную школу невозможно назвать слабой. Сотни изобретений, применяемых как у нас в стране, так и далеко за ее пределами, свидетельствуют об этом. Но так получилось, что при создании тележки железнодорожного вагона отечественным специалистами часто приходилось опираться на зарубежный опыт.

Родственники «Наутилуса»

Когда в 1869 году вышел в свет фантастический роман Жюля Верна «20 тысяч лье под водой», воображение читателей поразили возможности подводной лодки «Наутилус». Она была странной веретенообразной формы и могла легко опускаться на дно океана. Писателя сложно обвинить в пустых фантазиях, он внимательно следил за новостями науки и техники. У «Наутилуса» было несколько реальных прототипов, один из них – созданная в 1858 году американцами Россом и Томасом Уайненсами лодка-сигара.

	Выпущенная в США в 1858 году лодка-сигара Уайненсов – родственница российских вагонов.

Как ни странно, этот корабль – родственник вагонов, колесивших в то время по железным дорогам России. Когда началось строительство Николаевской магистрали, связавшей в 1851 году Москву и Санкт-Петербург, власти решили, что стране нужен свой подвижной состав (хотя, надо сказать, парк еще долго был разношерстным). Для этого из-за рубежа пригласили несколько известных инженеров, в том числе Росса Уайненса. Сам он не поехал, но направил в Россию сыновей – Томаса и Уильяма. Американцы заключили контракт с русским правительством, условием которого было то, что вся работа должна выполняться в Петербурге. Таким образом осуществился, как сказали бы теперь, трансфер технологий.

В итоге вышло, что русские вагоны (как пассажирские, так и товарные) получили тележку конструкции Уайненса. А вообще строили в то время железнодорожный подвижной состав в цехах Александровского механического завода, ранее именовавшегося литейным. Там незадолго до того шла работа над первой отечественной подводной лодкой по проекту военного инженера Карла Шильдера, о чем Томас Уайненс вполне мог узнать. Так переплелась история разных изобретений.

Предложенная американцами тележка хотя и была устроена несложно, но все классические основы конструкции содержала. Она состояла из двух чугунных колесных пар, на наружные шейки которых были надеты буксы с медными подшипниками. В углубления верхней части букс вкладывались концы выгнутой стальной рессоры, к которой хомутами крепился деревянный брус, армированный железом. На него опирался кузов вагона. Чтобы все лучше работало, буксы смазывались говяжьим салом и сурепным маслом. Тележки эти были жесткими, но простыми и для того времени надежными, а потому без изменений конструкции проработали до 1863 года.

Впрочем, о Уайненсах говорили в России без особой симпатии. Дело в деталях заключенного российскими властями с ними контракта на обслуживание железнодорожной техники, в котором цены были завышены, а обязательства контрагента, напротив, снижены. «Дорога (Николаевская магистраль – Прим. ред.) была в неудовлетворительном положении: пассажирские поезды ежедневно запаздывали, торговое движение стеснялось до невероятности, ремонта не было никакого, а меж тем за этот ремонт Уайненс клал ежегодно в карманы миллионы, посмеиваясь над бумажными громами, сыпавшимися из канцелярий и департаментов», – сообщает в вышедшей в 1889 году книге «Современная Россия» экономист Константин Скальковский. В Америку Уайненсы вернулись настоящими богачами. Томас построил в Балтиморе огромный дом, названный им в память русского приключения «Александровский», а недалеко от города – имение «Крым», где он разводил лошадей. Да и на инженерные эксперименты, взять хотя бы ту же лодку-сигару, средств еще было достаточно.

Битва тяжеловесов

Усовершенствование тележки Уайненса не было радикальным, хотя оказало большое влияние на ее работу. Вместо нижнего продольного был установлен верхний брус, прочно связанный с буксами. К его концам на серьгах подвешивалась выгнутая рессора с ушками у верхнего листа. Подвески смягчали передачу ударов, поэтому тележка при движении стала более спокойной. Позднее было придумано двойное подвешивание, что обеспечивало еще более плавный ход.

Впрочем, к этому времени пути пассажирских и товарных тележек стали понемногу расходиться. Если в первом случае во главу угла ставился комфорт, то во втором – грузоподъемность и выносливость. Попытки введения в начале XX века товарных вагонов большей силы вызвали постройку нескольких новых тележек. В 1902 году для четырехосных крытых вагонов и платформ была создана тележка на спиральных рессорах. Нижний ее балансир, изогнутый подобно узлам «мягкой» пульмановской пассажирской тележки, был связан поперечной балкой с таким же балансиром другой стороны. По концам жестко прикреплялись буксы, имевшие для этого соответственные приливы. Шкворневый брус склепывался из двух коробчатых балок. Нижний брус и буксы связывались поясом из железа. Между балансиром и шкворневым брусом были помещены пружины.

Тележка эта показывала неплохие результаты, но она была трудной в сборке и стоила дорого, поэтому большого распространения не получила. Ей на смену пришла диагональная тележка: две боковины из полосового железа, соединенные с буксами, имели связь сторон при помощи поперечных полос, сделанных из листового железа, укрепленного уголками жесткости и косынками. Шкворневой брус с пятой и ползунами опирался на спиральные пружины с каждой стороны. Такие же тележки строились на поперечных плоских рессорах экипажного типа. Тормозные колодки помещались между колесами, имевшими одностороннее торможение.

Применялась под большегрузными вагонами и другая тележка – французской системы Фокс-Арбеля. Она имела штампованные листовые боковины с отогнутыми бортами для увеличения жесткости, связанные коробчатыми балочками, на которых укреплялись тормозные подвески, шкворневая пята и ползуны. Помещенные не по оси давления спиральные рессоры вызывали искривление и трещины в рамах тележки, делая работу ее не вполне удовлетворительной. И тем не менее это была тележка-силач.

В конце 1915 года, в разгар Первой мировой войны, в Управление военных сообщений русской армии поступил рапорт начальника военно-дорожного отдела Юго-Западного фронта полковника Бутузова. Он предложил перепрофилировать грузовой подвижной состав под моторные броневагоны с артиллерийско-пулеметным вооружением. Начальство согласилось, и решение о начале строительства было дано. На базе четырехосной платформы с тележкой Фокс-Арбеля в Одессе был создан броневагон «Заамурец». Его построила дислоцированная в городе 4-я рота 1-го Заамурского железнодорожного батальона – отсюда и название. Вагон был оборудован бензиновыми двигателями и мог неплохо разгоняться, несмотря на солидный вес бронированного кузова. Зимой 1916–1917 годов он успел повоевать и использовался как подвижная зенитная батарея. Затем в революционном пожаре вагон чуть не сгинул – он постоянно переходил из рук в руки, побывав у анархистов, махновцев и белочехов. В конце концов мотовагон оказался на Дальнем Востоке, где его захватили японцы, и что дальше с ним стало, неизвестно.

Литая сила

Молодая Советская Россия сделала ставку на индустриализацию. Новой промышленности нужны были большегрузные вагоны, а им – улучшенные тележки. За основу была взята диагональная тележка американской системы Даймонд (это не имя собственное, а дань ромбовидной форме). Такая тележка предназначалась для большинства товарных крытых четырехосных вагонов грузоподъемностью до 60 т, платформ, хопперов, полувагонов, а также вагонов-ледников. Даймонды были двух типов – железные сборные и с литыми боковинами. Последний вариант в итоге был признан наиболее перспективным, поскольку такие тележки реже ломались.

	Новой советской промышленности нужны были большегрузные вагоны, а им – улучшенные тележки.

В 1936 году, во время второй пятилетки, в Нижнем Тагиле был открыт «Уральский вагоностроительный завод имени Ф.Э. Дзержинского» (нынешний «Уралвагонзавод»), ставший одним из крупнейших в стране. Только за предвоенный период он изготовил более 35 тыс. платформ, полувагонов и крытых вагонов. Это в два раза больше, чем выпустили все иные вагоностроительные предприятия СССР за годы первой и второй пятилеток. С 1937 года «Уралвагонзавод» начал делать тележки с литыми боковыми рамами и надрессорными балками. Они имели одну ступень подвешивания – центральную, состоящую из четырех пружин и одной эллиптической рессоры. Одновременно был уменьшен диаметр колес, что позволило нарастить базу тележки.

Во время Великой Отечественной войны в Нижний Тагил с запада СССР были эвакуированы оборонные предприятия и основной сферой деятельности «Уралвагонзавода» стал выпуск танков (здесь собирали и модифицировали знаменитые Т-34). Однако и работы по совершенствованию железнодорожных вагонов не остановились. С целью снижения веса тележки была создана модель М-44 (цифры здесь указывают на год выпуска), которая имела боковую раму, отлитую заодно с буксами. В ней была упразднена нижняя поперечная связь (подрессорная балка), соединение надрессорной балки с боковинами производилось поверхностями колонок. Это также помогало скинуть вес тележки. Однако замена колесных пар в такой конструкции была неудобной, поэтому в следующей модели МТ-50 буксы и боковая рама вновь отливались отдельно. Все четырехосные вагоны, построенные на советских заводах в первой половине 1950-х, выпускались на тележках этого типа.

Рессорное подвешивание тележек М-44 и МТ-50 было одинаковым и состояло из двух комплектов пружин и одной листовой эллиптической рессоры. Основной недостаток ее – малый статический прогиб, что накладывало жесткие ограничения на скорость движения. Поэтому возникла объективная необходимость новой конструкции.

Вечно молодая «пенсионерка»

В 1955 году появилась тележка ­ЦНИИ-Х3-0 модели 18-100. Здесь ЦНИИ указывает на организацию-разработчика (сегодня это «Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта»), а Х – на имя автора, инженера Александра Ханина. Он был родом из местечка Шклова Могилевской губернии, но затем перебрался в Санкт-Петербург, где окончил технологический институт. Работал на механическом и корабельном заводе, потом попал на «Уралвагонзавод» и уже оттуда в ЦНИИ, где занимался созданием новых конструкций вагонов. Руководил проектом другой видный специалист в области динамики и прочности подвижного состава – Сергей Вершинский. Он выпускник Московского высшего технического училища им. Н.Э. Баумана, работавший в ЦНИИ с 1940-х годов. В 1952-м Сергей Вершинский возглавил сектор динамики и прочности вагонов и занимался исследованиями поездов большого веса.

Интересно, знали ли сами инженеры, что созданная ими тележка на многие десятилетия станет основной на железных дорогах страны? Как бы то ни было, при разработке модели 18-100 ими были изучены характеристики верхнего строения пути и нормы содержания колеи. Любопытный факт: тележка 18-100 имеет американские корни и была разработана на основе актуальных на тот момент поколений американской тележки Барбер (названа в честь ее создателя, инженера Джона Барбера, John C. Barber).

Во внимание были приняты и все прежние отечественные эксперименты – надрессорную балку и боковые рамы было решено делать литыми. Сложив все вместе, становится ясно, почему модель получилась такой жизнеспособной.
Тележка имеет одну ступень подвешивания – центральную, состоящую из пружин и гасителя колебаний. Кузов вагона опирается на подпятник надрессорной балки, а между скользунами рамы вагона и тележки есть зазор. На типовые тележки были установлены клинья, выполненные из стали, но эксплуатировались также образцы с чугунными клиньями.

На основе модели 18-100 изготавливались четырехосные тележки 18-101, представляющие собой, по сути, сдвоенную конструкцию. Была создана и трехосная тележка УВЗ-9М (модель 18-102), которая служила для подкатки под вагоны грузоподъемностью до 95 т, а также под специальный подвижной состав. Она была сложной в обслуживании и обладала рядом эксплуатационных недостатков, а потому все же не получила такого же широкого распространения, как ее более простые конкурентки.

	Отечественным инженерам часто приходилось опираться на зарубежный опыт.

Тележку 18-100 можно смело назвать чемпионкой – она (пусть с модификациями) вполне исправно работала с середины 1950-х вплоть до краха СССР. Проблемы начались позднее, когда боковые рамы в результате большого спроса и высокой рыночной стоимости стали массово производиться с нарушением технологии в условиях ухудшения контроля их качества. А на железных дорогах с угрожающей быстротой возник вопрос изломов вагонного литья, грозивший сходами и крушениями поездов.

Потом эту проблему пусть с трудом, но удалось взять под контроль, хотя стало ясно, что модель 18-100 уже морально устарела. Тележка допускает осевую нагрузку до 23,5 тс и межремонтный пробег до 210 тыс. км, а в современной России уже появились ходовые части нового поколения с более высокими показателями (в частности, инновационная тележка Барбер с нагрузкой 25 тс и межремонтным пробегом 800 тыс. км). Кроме того, в тележке 18-100 возникают продольные забегания рам относительно друг друга, что ухудшает плавность хода и влияет на срок службы узлов. Благодаря устранению этого недостатка, а также применению иных конструкторских решений срок службы инновационных тележек превышает 30 лет, тогда как у модели 18-100 он в среднем фактически на 10 лет меньше. «Молодежь» наступает на пятки, и похоже, что «пенсионерке» пора на покой. Хотя тележка 18-100, несомненно, навсегда останется в истории отечественного железнодорожного машиностроения.

Ольга Михайлова