De wonderlijke gyrotrein van Louis Brennan, rijdend op één rail

Het moet een magische vertoning zijn geweest in een tijd dat gemotoriseerde voertuigen net hun intrede deden. Een trein die zich als een onverstoorbare koorddanser op slechts op één rail in balans wist te houden. Toch zagen toeschouwers het voertuig rond 1910 met een snelheid van 35 kilometer per uur aan zich voorbijrijden.

Deze vondst van Louis Brennan bleef in evenwicht door toepassing van een zogeheten gyroscoop. Een gyroscoop, in een cardanische ophanging gevat, kan in alle richtingen vrij ronddraaien. Wanneer een gyroscoop eenmaal in beweging is gebracht, blijft hij (door de wet van behoud van hoekmomentum) in dezelfde positie en zal (net als een bromtol) niet omvallen. Leon Foucault bewees aan de hand van dit principe dat de aarde om zijn as draait. Gyroscopen worden tegenwoordig nog toegepast in kompassen van schepen en vliegtuigen, in hoogtemeters en Segways bijvoorbeeld hebben vijf gyroscopische sensoren.

Veelzijdig uitvinder

Louis Brennan (1852-1932) was een veelzijdig uitvinder, die naast de gyrotrein een gyrocar, helikopter en torpedo ontwikkelde, evenals een traplift, een gehaktmolen en een typemachine met vijf tekens. Hij werd geboren in Ierland en bracht zijn jeugd in Australië door. Op negenjarige leeftijd was hij al geïnteresseerd in complexe puzzels, mechanisch speelgoed en volgens de Australian Sketcher confronteerde hij leraren met vondsten als een kippenincubator, een staalweegschaal en was hij gefascineerd door de moeizame, dure aanleg van spoorwegen in dunbevolkte gebieden.

Op latere leeftijd experimenteerde hij voor de gyrotrein met steeds grotere modellen in de tuin van zijn Engelse landhuis ‘Woodlands’ aan de rivier de Medway. Ze reden niet alleen over bruggen en door tunnels, maar volgden ook een hellingbaan (20% stijging) en zelfs een gespannen kabel (15 meter lang, een meter boven de grond).

Omdat de eerste modellen uit de bocht vlogen en bij achteruitrijden omvielen, ging Brennan twee gyroscopen gebruiken, die 8000 toeren per minuut in tegengestelde richting draaiden, aangedreven door eigen motoren, waardoor het voertuig zelfs rechtop bleef staan als het niet reed. Om uit de bocht vliegen te voorkomen, hadden de wielen opstaande randen, die om de rails heen vielen.

Brennan was zo overtuigd van zijn vondst, dat hij zijn dochter liet plaatsnemen in het open voertuig, evenals een jongetje, nieuwsgierig geworden door een vreemd geluid. Norman Tomlinson schreef in 1980 de biografie Louis Brennan, Inventor Extraordinaire:

Hij wrong zich door de heg en zag de monorail getest worden. Brennan sprak hem aan als ‘Boy’, was vriendelijk en liet hem als proefkonijn in modelwagons meerijden. ‘Boy’ aarzelde, bang uit de wagon te vallen, maar won al snel vertrouwen toen dit niet gebeurde.

Aanleiding om na te denken over beter railvervoer was destijds onder andere, dat passagiers weinig comfortabel reisden in slecht geveerde rijtuigen op ongelijkmatig aangelegde rails. Voordeel van een gyrotrein boven een conventionele trein is bovendien, dat hij net als een vliegtuig overhellend sneller en scherpere bochten kan nemen.

Het Britse ministerie van defensie ondersteunde Brennan financieel en hij kon gebruik maken van een torpedofabriek met technici. In 1909 reed een prototype met tweeëndertig passagiers over het fabrieksterrein met een snelheid van 35 kilometer per uur en in 1910 werd tijdens de Japans-Britse tentoonstelling in Londen een versie voor vijftig passagiers gepresenteerd (Winston Churchill en eerste minister Asquith reden mee), die de hoogste onderscheiding won. De Morning Post: “Als alles goed gaat, zal Alaska binnenkort een 150 kilometer lang traject hebben om zo onder andere de goudmijndistricten te ontsluiten.”

Ook Australië was geïnteresseerd. Majoor-generaal N. Yermoloff, de Russische militair attaché, vroeg informatie op, en het Indian Office steunde het project zelfs financieel. Het zag mogelijkheden in noordwest India. De Commercial Motor schreef: “De Durbar van Kashmir staat klaar voor de aanschaf, zodra Mr. Brennan zijn vondst op de markt brengt.”

Ritter von Marx, betrokken bij Duitse pogingen een gyrotrein te ontwikkelen, woonde een demonstratie van Brennan’s versie bij:

De indruk die ik daar, uiteraard als leek, van dat systeem opdeed, was een boven verwachting positieve (…) Het voertuig houdt zich – wat ik voor onmogelijk had gehouden – zonder enig hulpmiddel, zonder enige zwenking vanwege in- en uitstappende en bewegende passagiers (…) en ook in scherpe bochten goed in stand. Het blijft, zo werd me verzekerd, ook in stilstaande positie, tot vier uur nadat de motor is afgezet, rechtop staan…

Ondanks grote belangstelling kon Brennan geen investeerders vinden. In 1912 was hij gedwongen Woodlands te verkopen en verdere plannen op te geven. Volgens Tomlinson waren er nog andere oorzaken, zoals ‘politieke onzekerheden en tegenwerking van de Britse spoorwegen, die invoering van het systeem beletten’. Later werd Brennan, zo wil de ironie, in Montreux aangereden door een auto en bezweek begin 1932 aan de verwondingen. Een oorspronkelijk schaalmodel van zijn gyrotrein bevindt zich nog in het National Railway Museum te York.

Onafhankelijk van Brennan kwamen ook de Duitse krantenmagnaat August Scherl en de aanvankelijk in Londen wonende Rus Piotr Schilovski op het idee een voertuig te ontwikkelen dat gestabiliseerd werd door gyroscopen. Scherl was geldschieter, het project werd door anderen uitgewerkt en na uitblijvend succes stopgezet. Schilovski ontwikkelde een gyrotrein in 1911. In 1922 legde hij samen met de Russische overheid zelfs een elf kilometer lang proeftraject bij Sint Petersburg aan, maar vanwege onvoldoende fondsen werd dit project eveneens gestaakt.

Belangrijkste nadelen van een gyrotrein zijn, dat in elk voertuig gyroscopen geplaatst moeten worden. Een technische storing zou bovendien kunnen resulteren in omvallende voertuigen en daarmee ongelukken. Namens de sectie Railbouwkunde van de Technische Universiteit Delft stelt Ellard Groenewegen:

Wat ook speelt is, dat een behoorlijke centrifugale kracht ontstaat in scherpe bochten, wat passagiers niet altijd als plezierig ervaren. Qua energieverbruik is een nadeel dat ook niet-voortbewegen energie kost, doordat de gyroscopen moeten blijven werken en qua infrastructuur leidt de zwaardere belasting van één in plaats van twee spoorstaven tot snellere slijtage.

De gyrotrein kan beschouwd worden als een vroege variant van huidige monorails. Groenewegen:

De Chinezen hebben zich de laatste decennia gericht op de bouw en ontwikkeling van spoorwegen. Toch hebben zij voor hogesnelheidstreinen gekozen voor de klassieke railconstructie met twee spoorstaven. Dit is ingewikkeld genoeg, maar toch altijd nog minder complex dan de gyrotrein van Brennan.

In 1914 demonstreerde Schilovski een variant op de gyrotrein, een langgerekte, 2750 kilo wegende gyrocar in Regent’s Park, gebouwd bij Wolseley Motors Limited met een Morris Oxford motor en een gyroscoop. Schilovski promootte hem als militaire terreinwagen, maar hij had moeite bochten te nemen. Mede vanwege de Eerste Wereldoorlog en Schilovski’s vertrek naar Rusland bleef het project steken. Omdat Schilovski wellicht zou terugkeren, besloot de Wolseley directie de wagen te begraven op het fabrieksterrein. In 1938 werd hij weer opgegraven en tentoongesteld in het bedrijfsmuseum, tot hij in 1948 definitief werd gesloopt.

In 1929 bouwde Brennan nog een gyrocar, maar autofabricanten hadden er weinig belangstelling voor, omdat hun conventionele wagens al goed verkochten. Ford ontwikkelde in 1961 verder de futuristische, bulletachtige ‘Gyron’, gemaakt van fiberglas, geschikt voor twee passagiers. Hij was uitgerust met twee wielen, uitklapbare pootjes en gebaseerd op de principes van Brennan. Ook dit ontwerp is achteraf een technische mislukking gebleken en dus nooit een succes geworden.