Пневматическая почта: как все устроено

Впрочем, первые поездки на пневматическом транспорте начались на четверть века раньше. 1844 год, пригород Дублина, 200 пассажиров занимают места в первом в мире поезде «атмосферной железной дороги» в местечке Далки. Вагоны в нем совершенно обычные, их семь, но в составе нет локомотива! За пять минут до отправления раздается звонок, и паровой двигатель в отстоящем на почти 3 км пункте прибытия начинает выкачивать воздух из проложенной между рельсов трубы диаметром 40 см. В трубе находится поршень, зацепленный за первый в составе вагон-тележку. Машинист снимает поезд с тормоза, и вагоны плавно набирают скорость. Поезд бесшумно, без привычного паровозного дыма и копоти поднимается в гору и прибывает на конечную станцию через несколько минут, проделав путь с максимальной скоростью 64 км/ч.

На современников это путешествие производило неизгладимое впечатление. Обратно поезд без выкрутасов скатывался под горку, причем тронуться с места ему помогали пассажиры третьего класса — выходили и толкали.

Ясно, что создать тягу, используя трубу небольшого диаметра, проще, чем строить тоннель размером с железнодорожный вагон. Но, чтобы соединенный с составом поршень мог двигаться, в трубе пришлось сделать прорезь по всей длине. А как эту прорезь герметично закрыть? Остановились на варианте с кожаным клапаном-полосой: проходящий поршень открывал его, а установленный на вагоне-тележке ролик закрывал и запечатывал.

Модели клапана работали прекрасно, а в реальной жизни получилось как всегда: в жару кожа сохла и трескалась, в холод замерзала и коробилась. По ночам толпы крыс лакомились вкусно пропитанной салом кожей, и первый утренний поршень привозил на станцию щедрый урожай тушек, перемешанный с накопившимся за ночь конденсатом.

Чтобы клапан приемлемо работал, вслед за каждым поездом приходилось пускать работника, который промазывал клапан и придавливал к трубе. Красивая идея превращалась в головную боль, и через десять лет эксплуатации первую пневматическую железную дорогу закрыли.

Более успешным применением пневматической тяги оказалась перевозка почты, но от идеи тележек на колесах отказались не сразу. В начале 1860-х London Pneumatic Despatch Сompany соединила несколько почтовых отделений Лондона миниатюрным железнодорожным тоннелем высотой около 120 см. По рельсам бегали грузовые капсулы около 60 см высотой и 2 м длиной, снабженные для герметизации резиновым уплотнителем. Каждая капсула могла перевезти до 3 т груза за рейс со скоростью до 60 км/ч.

Люди, желавшие прокатиться по тоннелям, тоже чувствовали себя вполне комфортно, особенно если в капсулу подложить матрасик. Самые яростные оптимисты верили, что недалек тот день, когда сэрам и пэрам после рабочего дня в парламенте можно будет не тащиться по лондонским пробкам домой, а стремительно домчаться до родных пенатов по подземным тоннелям.

Вакуум создавало «пневматическое колесо» — конструкция из вращающихся металлических дисков диаметром 6 м, которые, как центрифуга, выбрасывали воздух из тоннеля. Увы, загерметизировать даже небольшой тоннель оказалось сложно, поэтому создать нужный перепад давления удавалось не всегда. Колесо дорабатывали, но, даже когда его мощность в шесть раз превысила исходную, система работала неустойчиво и капсулы постоянно застревали в тоннелях. В 1875 году компания была ликвидирована.

К этому времени идея «труба-капсула» пережила еще одну метаморфозу и наконец-то нашла успешное применение. Плавно изогнутые металлические трубы небольшого диаметра, точно входящие в них капсулы, движущиеся как снаряды по стволу, огромные паутины расходящихся звездообразно почтовых линий. Европейские столицы одна за другой обзаводились классической пневматической почтой. На пике размер сетей достигал впечатляющих масштабов: в Париже до 467 км, в Берлине — до 440. Ежегодно по ним отправлялись десятки миллионов сообщений.

В каждой сети был свой размер труб и капсул. В Париже с пересылкой сообщений могла справиться и хрупкая барышня, а в Нью-Йорке на почте работали далеко не белые воротнички. Суровые нью-йоркские капсулы диаметром 20 см и длиной 61 см делались из стали, поэтому вес их достигал 9,5 кг. На вид они напоминали снаряды, а рабочих, которые их загружали, называли ракетчиками. Чтобы капсулы не застревали, по трубам время от времени пускали перфорированный контейнер со смазкой — поэтому капсулы были постоянно грязные. Иногда «ракетчикам» выдавали рабочие фартуки, но чаще предлагали просто работать в грязной одежде, чай не баре!

К каждой капсуле снаружи прикрепляли ярлык с адресом, поэтому их не приходилось открывать между станциями. А датчиками застревания капсулы были «контрольные вентиляторы» у каждого приемного раструба. Пока капсула движется, она толкает перед собой воздух, и вентилятор вращается. Если вентилятор остановился — надо действовать. Оператор звонил на центральную станцию, и, определив, откуда шла капсула, механик увеличивал давление в точке отправления и уменьшал в пункте прибытия. В 99% случаев это помогало. Ну а если не везло — приходилось копать улицы.

Пневматическая почта работала в любую погоду и не зависела от дорожных условий. Но ее содержание обходилось дорого, к тому же пропускная способность капсульного пневматического транспорта весьма ограничена. В капсулу нью-йоркской почты, не самую маленькую среди существующих, входило максимум 2,5 кг почты, а в минуту отправлялось не более четырех капсул. И перебраться за этот порог было невозможно. Поэтому с распространением телефонов и автомобилей городские системы пневматической почты одна за другой закрылись.

Пневматическая почта не сдалась и продолжила борьбу за выживание. Она сжалась еще раз, чтобы поселиться в больших офисных зданиях, и довольно долго продержалась там. Даже превратилась в символ бюрократии. Но электронный документооборот выбил ее и с этих позиций. Тогда она заняла узкие ниши — большие предприятия, где важно быстро пересылать мелкие предметы.

Конечно же, самое актуальное — наличные деньги. В крупных магазинах у кассиров быстро скапливаются существенные суммы. Так и до грабежей недалеко. А по защищенной пневматической почте выручку несложно хоть каждые три минуты отправлять в удаленную сейфовую комнату. В банках, наоборот, операционисты прямо на рабочем месте получают ровно столько наличных, сколько нужно в данный момент.

Менее очевидное применение пневмопочта нашла в крупных клиниках: это быстрая отправка образцов тканей в лабораторию для медицинских анализов. Для этой задачи важно, чтобы капсула плавно тормозила, а не прилетала на станцию назначения как артиллерийский снаряд. В современных системах навстречу прибывающей капсуле подается воздух, и она постепенно замедляется.

Третье приложение — забор образцов на производстве. Есть системы, которые позволяют, к примеру, зачерпнуть пробу расплавленного металла и автоматически отправить его на испытания.

Принцип действия пневматической почты за 150 лет не изменился. Но материалы и управление вышли на новый уровень. Например, сейчас каждую капсулу можно отслеживать индивидуально и автоматически отправлять в любую точку сети, соединяя до нескольких сотен пользователей. А если капсула застряла, ее местонахождение определит электроника.

У каждого вида транспорта есть плюсы, есть минусы, и баланс все время меняется. Автомобили обеспечивают свободу маневра, но жгут нефть, причем 70% топлива уходит на то, чтобы двигать сам автомобиль, и только 30% — на перемещение груза. Много машин — это пробки, аварии, бесконечное строительство и ремонт дорог. Топливо тоже не дешевеет. Поиск альтернатив не прекращается, и капсульные трубопроводы — одна из них.

Идея кажется эксцентричной, только пока не задумаешься, сколько горожанин каждый день получает по трубам жидкостей и газов. Например, 10 т воды в месяц на одного человека — это весьма экономный расчет. Настоящим безумием было бы пытаться привезти, а после использования еще и увезти всю эту массу автомобилями. Канализация, газопроводы и нефтепроводы, перемещение сыпучих материалов на производстве — трубопроводы повсюду, их так много, что они просто сливаются с пейзажем. Потоки движутся днем и ночью, невидимые, бесшумные, экологичные. А чтобы перемещать по трубе крупные предметы, достаточно положить их в транспортные капсулы.

Ноэль Ходсон, координатор проекта Foodtubes, объясняет, что выгоднее всего внедрять доставку товаров по трубопроводам в больших городах. Устройство сети пневмодоставки в районе Лондона Кройдон с населением в 52 000 человек и сотней супермаркетов обойдется в $300 млн и полностью окупится за пять лет. А главное, избавит район от приезда 700 грузовых машин каждый день. Команда Foodtubes уверена, что, когда первая сеть будет построена, другие районы захотят такую же, и постепенно сети сольются в общегородскую паутину.

Группа исследователей из Имперского колледжа Лондона предлагает использовать для капсульных трубопроводов опыт конструирования американских горок. На этих аттракционах колеса вагонеток фиксируются в рельсе, а значит, труба не направляет капсулу и нагрузка на стенки трубы резко снижается. Поэтому вместо стальных можно использовать более простые и дешевые пластиковые трубы.

Однако даже если мы увидим в реальной жизни продуктопроводы и товаропроводы, скорее всего, они будут не совсем пневматическими. Одно из основных ограничений превматических трубопроводов — небольшая пропускная способность, ведь одновременно в трубе может находиться только один состав. Соответственно, чем длиннее труба, тем меньше ее полезная загрузка. Возможное решение — ускорять капсулы не воздухом, а электрическими линейными двигателями, простыми, надежными и дешевыми. Но это уже другая история.