Гіроскопічний монорейл Бреннана — це потяг початку 20-го століття, який, здавалося, суперечив законам фізики. Він не лише ідеально тримав баланс на одній рейці, але й дивовижним чином нахилявся на поворотах без будь-якого втручання машиніста, зазначає Ukr.Media.
Цей реальний винахід був представлений публіці в 1910 році його автором Луїсом Бреннаном.
Переваги гіроскопічного монорейкового поїзда
Суть полягала в тому, що використання однієї рейки замість двох робить потяги швидшими, а залізниці — економічнішими в будівництві.
Такий потяг міг проходити повороти на більших швидкостях, не ризикуючи зійти з рейок, а для прокладки колій потрібно було б удвічі менше матеріалів. На відміну від сучасних монорейок, які охоплюють рейки, прокладені на великій висоті, монорейковий поїзд Бреннана міг рухатися по вже існуючих залізничних шляхах.
Хоча його конструкція виглядала дещо ризикованою, вона була насправді дуже стабільною. В основі потяга знаходився гіроскоп (обертовий пристрій, що здатен зберігати напрямок своєї осі обертання в просторі), який коригував би нахил потяга ще до того, як пасажири це помітять.
Це було вражаючим інженерним рішенням, особливо для 1910 року. Але як же все насправді функціонувало? Щоб краще зрозуміти, наскільки досконалим було рішення Бреннана, нам потрібно трохи розібратися в принципах роботи гіроскопів.
Принципи роботи гіроскопів
Основний принцип полягає в тому, що якщо диск обертається дуже швидко, його кутовий момент (також відомий як момент імпульсу — фізична величина, що характеризує кількість обертального руху) намагається зберегти свою стабільність.
Якщо спробувати нахилити його в одному напрямку, він починає обертатися навколо вертикальної осі. Це явище називається прецесією (коли вісь обертання тіла змінює свій напрямок під впливом зовнішньої сили). Але якщо замість нахилу змусити його прецесувати, диск фактично нахилиться в протилежному напрямку.
Таким чином, коли диск нахиляється, це викликає прецесію, яка, в свою чергу, змушує його нахилятися проти первинної сили. Це додає додаткову прецесію, повертаючи диск у вихідне положення. Завдяки цьому гіроскоп завжди прагне повернутися в стан рівноваги.
Бреннан побачив у цьому ключ до підтримання стабільності свого потяга. Тому він експериментував, встановивши маховик (велике обертове колесо, що використовується як накопичувач кінетичної енергії) у модель потяга і підключивши його до електродвигуна.
Спочатку це працювало, і щоразу, коли потяг починав падати, диск прецесував і утримував його у вертикальному положенні. Але така конструкція мала один серйозний недолік.
Коли потяг підходив до повороту, він відразу злітав з рейок. Проблема полягала в тому, що коли потяг поворочував, гіроскоп не повертав разом з ним, оскільки прагнув зберегти своє положення в просторі. Відносно потяга, гіроскоп прецесував, що призводило до перекидання і сходження з рейок.
Щоб розв’язати цю проблему, Бреннан встановив у потяг другий гіроскоп, який обертався в протилежному напрямку. Обидва були з’єднані зубчастою передачею, так що коли один гіроскоп прецесував, інший прецесував у строго протилежному напрямку. І коли потяг входив у поворот, обидва гіроскопи прагнули зберегти попередній напрямок.
Але це було неможливо, оскільки зубчаста передача не дозволяла їм обертатися в одному напрямку. Таким чином, обидва гіроскопи були змушені рухатися разом з потягом, і ця небажана прецесія взаємно компенсувалася.
Це було геніальним рішенням Бреннана, оскільки означало, що лише нахил потяга міг впливати на гіроскопи.
Повнорозмірний прототип монорейки
Після вирішення ще однієї проблеми, Бреннан почав працювати над повнорозмірним прототипом, який міг би тестуватися з реальними пасажирами.
В результаті з’явився 12-метровий, 22-тонний пристрій з двома великими гіроскопами,
Джерело: ukr.media
Переваги гіроскопічного монорейкового поїзда
Суть полягала в тому, що використання однієї рейки замість двох робить потяги швидшими, а залізниці — економічнішими в будівництві.
Такий потяг міг проходити повороти на більших швидкостях, не ризикуючи зійти з рейок, а для прокладки колій потрібно було б удвічі менше матеріалів. На відміну від сучасних монорейок, які охоплюють рейки, прокладені на великій висоті, монорейковий поїзд Бреннана міг рухатися по вже існуючих залізничних шляхах.
Хоча його конструкція виглядала дещо ризикованою, вона була насправді дуже стабільною. В основі потяга знаходився гіроскоп (обертовий пристрій, що здатен зберігати напрямок своєї осі обертання в просторі), який коригував би нахил потяга ще до того, як пасажири це помітять.
Це було вражаючим інженерним рішенням, особливо для 1910 року. Але як же все насправді функціонувало? Щоб краще зрозуміти, наскільки досконалим було рішення Бреннана, нам потрібно трохи розібратися в принципах роботи гіроскопів.
Принципи роботи гіроскопів
Основний принцип полягає в тому, що якщо диск обертається дуже швидко, його кутовий момент (також відомий як момент імпульсу — фізична величина, що характеризує кількість обертального руху) намагається зберегти свою стабільність.
Якщо спробувати нахилити його в одному напрямку, він починає обертатися навколо вертикальної осі. Це явище називається прецесією (коли вісь обертання тіла змінює свій напрямок під впливом зовнішньої сили). Але якщо замість нахилу змусити його прецесувати, диск фактично нахилиться в протилежному напрямку.
Таким чином, коли диск нахиляється, це викликає прецесію, яка, в свою чергу, змушує його нахилятися проти первинної сили. Це додає додаткову прецесію, повертаючи диск у вихідне положення. Завдяки цьому гіроскоп завжди прагне повернутися в стан рівноваги.
Бреннан побачив у цьому ключ до підтримання стабільності свого потяга. Тому він експериментував, встановивши маховик (велике обертове колесо, що використовується як накопичувач кінетичної енергії) у модель потяга і підключивши його до електродвигуна.
Спочатку це працювало, і щоразу, коли потяг починав падати, диск прецесував і утримував його у вертикальному положенні. Але така конструкція мала один серйозний недолік.
Коли потяг підходив до повороту, він відразу злітав з рейок. Проблема полягала в тому, що коли потяг поворочував, гіроскоп не повертав разом з ним, оскільки прагнув зберегти своє положення в просторі. Відносно потяга, гіроскоп прецесував, що призводило до перекидання і сходження з рейок.
Щоб розв’язати цю проблему, Бреннан встановив у потяг другий гіроскоп, який обертався в протилежному напрямку. Обидва були з’єднані зубчастою передачею, так що коли один гіроскоп прецесував, інший прецесував у строго протилежному напрямку. І коли потяг входив у поворот, обидва гіроскопи прагнули зберегти попередній напрямок.
Але це було неможливо, оскільки зубчаста передача не дозволяла їм обертатися в одному напрямку. Таким чином, обидва гіроскопи були змушені рухатися разом з потягом, і ця небажана прецесія взаємно компенсувалася.
Це було геніальним рішенням Бреннана, оскільки означало, що лише нахил потяга міг впливати на гіроскопи.
Повнорозмірний прототип монорейки
Після вирішення ще однієї проблеми, Бреннан почав працювати над повнорозмірним прототипом, який міг би тестуватися з реальними пасажирами.
В результаті з’явився 12-метровий, 22-тонний пристрій з двома великими гіроскопами,
Джерело: ukr.media
Принципи роботи гіроскопів
Основний принцип полягає в тому, що якщо диск обертається дуже швидко, його кутовий момент (також відомий як момент імпульсу — фізична величина, що характеризує кількість обертального руху) намагається зберегти свою стабільність.
Якщо спробувати нахилити його в одному напрямку, він починає обертатися навколо вертикальної осі. Це явище називається прецесією (коли вісь обертання тіла змінює свій напрямок під впливом зовнішньої сили). Але якщо замість нахилу змусити його прецесувати, диск фактично нахилиться в протилежному напрямку.
Таким чином, коли диск нахиляється, це викликає прецесію, яка, в свою чергу, змушує його нахилятися проти первинної сили. Це додає додаткову прецесію, повертаючи диск у вихідне положення. Завдяки цьому гіроскоп завжди прагне повернутися в стан рівноваги.
Бреннан побачив у цьому ключ до підтримання стабільності свого потяга. Тому він експериментував, встановивши маховик (велике обертове колесо, що використовується як накопичувач кінетичної енергії) у модель потяга і підключивши його до електродвигуна.
Спочатку це працювало, і щоразу, коли потяг починав падати, диск прецесував і утримував його у вертикальному положенні. Але така конструкція мала один серйозний недолік.
Коли потяг підходив до повороту, він відразу злітав з рейок. Проблема полягала в тому, що коли потяг поворочував, гіроскоп не повертав разом з ним, оскільки прагнув зберегти своє положення в просторі. Відносно потяга, гіроскоп прецесував, що призводило до перекидання і сходження з рейок.
Щоб розв’язати цю проблему, Бреннан встановив у потяг другий гіроскоп, який обертався в протилежному напрямку. Обидва були з’єднані зубчастою передачею, так що коли один гіроскоп прецесував, інший прецесував у строго протилежному напрямку. І коли потяг входив у поворот, обидва гіроскопи прагнули зберегти попередній напрямок.
Але це було неможливо, оскільки зубчаста передача не дозволяла їм обертатися в одному напрямку. Таким чином, обидва гіроскопи були змушені рухатися разом з потягом, і ця небажана прецесія взаємно компенсувалася.
Це було геніальним рішенням Бреннана, оскільки означало, що лише нахил потяга міг впливати на гіроскопи.
Повнорозмірний прототип монорейки
Після вирішення ще однієї проблеми, Бреннан почав працювати над повнорозмірним прототипом, який міг би тестуватися з реальними пасажирами.
В результаті з’явився 12-метровий, 22-тонний пристрій з двома великими гіроскопами,
Джерело: ukr.media
Повнорозмірний прототип монорейки
Після вирішення ще однієї проблеми, Бреннан почав працювати над повнорозмірним прототипом, який міг би тестуватися з реальними пасажирами.
В результаті з’явився 12-метровий, 22-тонний пристрій з двома великими гіроскопами,
Джерело: ukr.media
Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *