Почему у японского поезда «Синкансэн» такой странный нос

Японские высокоскоростные поезда известный феномен для туристов и людей, интересующихся техникой. Японская сеть высокоскоростных поездов называется «Синкансэн». Этот термин переводится как «новая магистраль». Они известны скоростными рекордами и необычным внешним дизайном. Особенно выделяется необычная передня часть локомотива, над ее формой долго работали инженеры. И даже маленькая птичка повлияла на форму этой конструкции.

Япония — это уникальная и удивительная страна, один из лидеров мировой экономики и по многим позициям в ней занимает ведущие места. По размеру валового внутреннего продукта и объему промышленного производства Япония держит третье место в мире, уступая только США и Китаю. Страна находится на архипелаге, состоящем из более 6500 островов в Тихом океане. Самые большие из них — это Хоккайдо, Кюсю, Хонсю и Сикоку. Бедность природных ресурсов обусловила развитие и создание в стране наукоёмких и высокотехнологичных производств. Особенно развиты робототехника, электроника, судостроение, автомобилестроение и станкостроение. Японские инженеры явились новаторами и одними из первых создали высокоскоростные железнодорожные поезда.

Инженеры, разрабатывавшие «Синкансэн» выбрали колею шириной в 1435 мм. В стране создано семь линий «Синкансэн» (общей протяженностью 2,7 тыс. км, с максимальной скоростью поездов 320 км в час.). Это охватывает перевозки между большими городами. Линия «Синкансэн», открытая осенью 1964 года и соединяющая города по маршруту Осака — Токио, включала в себя 17 станций, а её протяженность составляла 515 километров. Это было сделано в рамках подготовки к XVIII летним Олимпийским играм в Токио.

По началу, когда запустили первые поезда, всё устраивало всех: скорость, комфорт и время в пути. Но появилось одно «но». При выходе высокоскоростных поездов из туннеля появлялся сильный звуковой удар, который разносился на 400 метров вокруг. Это не устраивало и беспокоило тысячи жителей густонаселённых близлежащих районов, проживавших рядом с туннелями.

Директору по техническому развитию высокоскоростных поездов Эйдзи Накацу была поставлена задача — решить эту проблему и спроектировать необходимую модель поезда, которая ликвидирует или уменьшит звуковые удары при выходе поезда из туннеля. Здесь Накацу пришло на помощь его хобби, он был большим любителем птиц и часто наблюдал за ними. Как — то он обратил внимание как зимородок ныряет в воду за рыбой с большой скоростью (около 40 км в час), не вызывая брызг. Он предположил, что обтекаемая форма длинного узкого клюва птицы помогает ей в этом.

Обращение человека к природе за решением технических задач, которые она придумала и решала на протяжении многих веков, было не новым. Этот метод называется биомиметика или биомимикрия. Это изучение и копирование процессов и стратегий выживания, которые природа оттачивала в течение миллиардов лет, для поиска эффективных технических и дизайнерских решений. Люди давно пользовались этим методом. Ещё Леонардо да Винчи проектировал многие приборы и аппараты, используя биомиметику (например, летательный аппарат с крыльями; прообраз парашюта и т. д.).

После серии испытаний, полученные данные показали, что идеальная форма передней части «Синкансэна» очень похожа на форму клюва зимородка. Вдохновленный этой аналогией, Накацу нашёл решение проблемы, над которой долго работал. Новая конструкция поезда снизила уровень шума при движении из туннеля, а также позволила увеличить скорость движения, не выходя за рамки стандартных ограничений по уровню шума. Наряду со снижением уровня шума, серия поездов «Синкансэн 500» также продемонстрировала снижение энергопотребления, так как сопротивление воздуха в этой модели было на 30% ниже по сравнению с предыдущими поездами. «Синкансэн» этой серии способен развивать скорость до 320 км в час. Эта форма также оказалась оптимальной с точки зрения аэродинамики, что позволило увеличить скорость на поворотах, убрать звуковые удары при выходе из туннелей и сократить время прохождения маршрута поездом.

Данная форма передней части поездов «Синкансэна» сохранилась и на других последующих более современных моделях.

Спасибо за внимание.