Володарь железного града - Яр Серебров

Чтобы снабжать столь масштабные стройки требовались нормальные дороги. Одна узкая колея, ни о чём. Значит или скорость поднимать, что на деревяшках нереально, или, увеличивать нагрузку на ось отчего брус начинает расползаться. Впрочем, проблема не вчера родилась. Первые лежни укладывали из бруса 150×150 c проточкой паза под колесо. Работало сносно при нагрузках, до четырёх тонн на ось и малых скоростях. Размер бруса увеличили, набили поверх тонкую полосу… Не помогло. Требовался аналог Р-50 рельса. Предел прочности паршивой рельсовой стали 300 МПа и она, в шесть раз, прочней сосны. Понятно, в лоб металл не масштабировать, но ведь можно увеличить площадь контакта распределив давление. Путём нехитрых расчётов выяснили, эквивалентный рельсу предел прочности имел сосновый брус сечением 300×300 мм.

Но с брусом не всё однозначно, ударная вязкость, будь она неладна. Параметр зависит от цикличности нагрузок, посему если класть широкую полосу, то железа уйдет не меньше, чем на стальной рельс. А с железом прямо скажу, не очень у нас. Хотя за прошедший год подвижки в лучшую сторону имеются. Увеличили не только выход чугуна с плавки, но и количество доменных печей. Две коптят небо в Светлояре, по одной в Стальграде и Медном.

Пятая, уже на триста кубов, строится на хорде вблизи Беломорска, пуск, запланирован в апреле. На севере, основным поставщиком станет Костомукшское месторождение и Койокарское, сложенное высокожелезистыми титаномагнетитовыми габбро-долеритами. В породе полно титана, никеля и кобальта. Запасы суммарные более миллиарда тонн, а в перспективе переключим обе домны на богатую шведскую руду. Пока же обходимся болотными да озёрными, сливки снимаем.

«Выхлоп» сырого чугуна на текущий момент достигает шести тысяч тонн, в месяц. Если перевести на язык рельс, чтобы уложить сто километров одноколейки Р 50-ого потребуется двенадцать, (двенадцать, Карл!) кило тонн стали. Совершенно неподъёмная цифра и веская причина тянуть хорду к к Норвежскому морю, в авральном режиме разведывать КМА и закладывать в Воронеже домну под тысячу кубов.

Хотя, чем больше считаю сколько небходимо всего для запуска проката рельс, тем больше понимаю, прыгаю выше головы. Посему, загодя запустил эксперименты с литьём взяв за основу сплав а-ля «Моника», он же сталистый высокопрочный чугун с шаровидным графитом легированный молибденом, никелем и медью отчего и происходит название сплава разработанного в братской Беларуси в начале девяностых.

Литые рельсы обходятся втрое дешевле, катанных, а уж про цех литья и говорить нечего, по кап-вложениям раз эдак в двадцать, против прокатного. Со всех сторон бонусы: великолепные антифрикционные свойства чугуна, способность литого рельса быстро гасить вибрации и резонансные колебания, малая чувствительность к надрезам, меньший, чем у стали, удельный вес, повышенная теплопроводность, литейные и технологические свойства, более низкая температура плавления и хорошая обрабатываемость резанием. Возникли серьёзные трудности с литьём длинных рельс да и никель с молибденом дефицит, а их по полпроцента надобно. Цифра вроде небольшая, но в расчёте на тысячу тонн смотрелась угрожающе, по шесть центнеров каждого металла. Впрочем никель нам и так, и сяк треба, причём в промышленных количествах. Хотя… есть варинты сплавов без никеля. Рельс похуже выйдет, но для наших скоростей и такого за глаза будет. Как бы то не было, литые рельсы дело будущего, а мы вернёмся к «барашкам» из древа.

Ударная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения, а береза в этом отношении в четыре раза лучше сосны да и твердость у неё выше. В результате НИОКР выяснили — пятисантиметровая берёзовая доска прекрасно работает как демпфер. По мере износа её и заменить легче, чем брус. Оставалось решить вопрос с пятном контакта колеса и рельса где значение давления доходило до 1000 МПа… На рельсе это узкая полоска шириной полтора сантиметра, учитывая что давление при увеличении ширины головки рельса падает пропорционально, в нашем случае 6,3 см.

Чтобы уменьшить чудовищное контактное напряжение, профиль колеса изменили с прямого, на слегка вогнутый конус, увеличив тем долговечность пути в десятки, а то и сотни раз попутно решив главную беду, проминаемость стальной полосы. Проблему проминаемости древесной части «рельса» решили так. Поверх деревянной части поверхности катания рельса набивали дубовую плаху пропитанную карбамидом и соединённую с подкладкой, нагелями и до кучи, прокатанную, в результате чего прочность древесины увеличивалась до 100 МПа, как бы половина, от стали! Благо, технологии получения древостали активно развививалась и местами она заменяля такие материали как баббит, бронза, текстолит.

В прямых и пологих кривых оставили проверенное веками двухточечное взаимодействие, оно хоть и жрало металл, но кратно снижало давление на деревяную часть «рельса». Цилиндро-конические реборды «выросли», как известно при увеличении диаметра круга катания колеса величины эквивалентных напряжений, возникающих в месте контакта снижаются на 20 процентов. В итоге, вышло нечто похожее на ремонтный профиль ИТМ-73, он близок к конформному, но не требует точения и вдвое уменьшает износы гребней. При двухточечном взаимодействии колеса и рельса, зона на поверхности катания воспринимает в вертикальные нагрузки, а зона на гребне и боковой поверхности рельса, горизонтальные. При нагрузке на ось четырнадцать тонн, давление на поверхность катания уменьшилсь до 100− 200 МПа в пятне контатка. Со временем, колесо из мягкой стали притрётся и профиль превратится в конформный, а тот как известно подобен профилю рельса от опорной поверхности качения до боковой поверхности рельса что сгладит большую часть проблем от ударного воздействия на брус. Рельсы в кривых малых и средних радиусов устанавливали асимметрично, развернув их относительно подошвы в сторону от центра кривой. В кривых малых радиусов наружный рельс установливали с нулевой подуклонкой перпендикулярно относительно шпалы так, как на стрелочном переводе, а внутренний рельс с двойной подуклонкой (1/10). При этом ширина колеи останется нормативной, а возвышение наружного рельса компенсирует дополнительный наклон рельсов. Данным действием мы как бы смещали точки взаимодействия на обоих колёсах к центру кривой, увеличив этим разницу диаметров колёс по окружностям взаимодействия и улучшив, в итоге, вписываемость колёсной пары в семь раз!

Профиль с подуклонкой на прямых заложили 1/15, радисы круга катания для колёс и расстояния между кругами катания вычислили опытным путём и жёстко прописали в стандартах. Неожиданным плюсом комби-рельса стало повышенное сцепление. Ха! Паровозам с ребордными колёсами не требовался песок для страгивания, а величину уклона пути можно было поднимать до сорока метров на километр, сие в разы уменьшит объёмы земляных работ.

Прикрутили сэндвич берёза-дуб с полосой 20×55 мм. Обкатали на полигоне, тот по соседству с артиллерийским разбили. Что сказать? Устойчивость к разрушению на порядок лучше чем у сосны, расход стали всего семнадцать тонн на километр,