1. Новые виды транспорта

Идея использования воздушной подушки в транспортных средствах с целью резкого снижения трения, возникающего при контакте подвижного состава с опорной поверхностью, зародилась давно применительно к водному транспорту.

К.Э.Циолковский. В настоящее время такие суда, хотя и в небольших количествах, построены и эксплуатируются во многих странах. Главные их преимущества заключаются в большой скорости (реально до 125-150 км/ч) и вездеходности, то есть возможности движения не только над водной поверхностью и ровными безлесными болотами, но и по ровному сухопутью. Эти достоинства еще в 50-60-х годах побудили конструкторов к разработке своеобразных автомобилей на воздушной подушке.

Сухопутные аппараты (автомобили) на воздушной подушке создавались в виде экспериментальных образцов, в частности, в СССР, Франции, Англии и других странах. Под днища таких машин компрессорами нагнетался воздух, свободный выход которого несколько затруднялся «гибкой юбкой», опоясывающей днище автомобиля. С началом работы компрессоров автомобиль приподнимался над поверхностью земли, но одно колесо (или несколько) оставалось в контакте с ней, чтобы обеспечить аппарату горизонтальную тягу.

Для устойчивости автомобиля при движении по неровностям и более экономного расхода энергии на создание воздушной полушки в некоторых конструкциях под днищем выделялось несколько круглых участков, которые ограждались замкнутыми вокруг них «юбками».

Так, аппарат системы Бертэна (Франция) опирался на 8 круглых низких и широких воздушных цилиндров. Нужно отметить, что из-за большого расхода энергии на образование подушки, шума, пыли и недостаточной устойчивости аппарата при движении по суше эксперименты были повсеместно прекращены, хотя создание специальных прицепных платформ для перевозки тяжелых грузов и конструкции продолжалось (такие устройства находят применение для перемещения, например, буровых вышек, контейнеров и т.

Наиболее обстоятельные теоретические и экспериментальные исследования в этой области проводились с 60-х годов во Франции. Здесь на участке Гомец - Лимур (6 км) была сооружена опытная модель монорельсовой дороги на воздушной подушке. В качестве рельса была при­менена железобетонная балка в виде опрокинутой буквы «Т», уложенная на опорах. Под днище вагона, опирающегося на эту балку, нагнетался воздух, создававший тонкую подушку («смазку»), обеспечивающую движение практически без трения. На указанной модели, где вагон имел массу 2,5 т и вмещал 4 человека, были достигнуты следующие уровни скоростей: 200 км/ч при дизеле мощностью 225 л. с; 303 км/ч при той же силовой установке плюс ракетные ускорители мощностью 1700 л. с; 345 км/ч при турбореактивном двигателе и ракетных ускорителях общей мощностью 2700 л. с. Торможение осуществлялось с помощью реверса реактивного двигателя и двух парашютов.

За два года испытаний на этой модели было выполнено около 3 тысяч рейсов. Результаты исследований позволили принять решение о строительстве полномасштабного вагона на 84 пассажира и опытного участка длиной 18 км (у Орлеана) с использованием турбовинтовой тяги для обеспечения скорости движения 250-300 км/ч.

Эксперименты с лабораторной моделью снаряда на воздушной подушке проводились в Японии, где с помощью реактивной тягл были достигнуты высокие дозвуковые скорости (920 км/ч) и даже сверхзвуковые. Разработка подобных проектов велась также в Англии и США, однако эти проекты остались нереализованными из-за высокой их стоимости.

Более перспективными (экономичными и менее шумными) признаны системы с использованием магнитной подвески подвижных единиц над путем. Они берут свое начало от лабораторных моделей, созданных в 30-е годы.

С начала 70-х годов созданием транспорта на магнитной подвеске наиболее основательно занялись некоторые фирмы Германии, которые построили опытный полигон (кольцо) для испытания модели вагона, а затем и образцов, выполненных в натуральную величину.

Принцип действия системы весьма прост: на пути и на вагоне устанавливаются магниты, обращенные одноименными полюсами друг к другу; в результате взаимодействия магнитов вагон висит над путем, образуя зазор порядка 10-15 мм. Необходимый зазор может поддерживаться и под действием одной системы магнитов, укрепленных, допустим, на вагоне: притягиваясь к путевым металлическим шинам (рельсам) снизу, магнит будет приподнимать вагон. Для горизонтального движения могут быть использованы винтомоторные установки, реактивный двигатель или линейный электродвигатель. Следует отметить, что конструктивная разработка таких транспортных систем оказалась достаточно сложной и капиталоемкой. В качестве магнитов могут быть использованы мощные постоянные магнаты или электромагниты. С позиции экономии электроэнергии целесообразнее применять сверхпроводящие электромагниты, но они остаются еще достаточно сложными и дорогими в изготовлении и в эксплуатации.

Винтомоторная и реактивная тяга, применявшаяся в экспериментах, признается малопригодной из-за недопустимого шума. Поэтому во всех позднейших проектах преимущество отдано линейному электродвигателю, где ротором служит металлическая шина на пути, а статором - индукторы, установленные на подвижном составе, но этот двигатель еще нуждается в совершенствовании.

Поезда на магнитной подвеске в силу своей экологической чистоты желательны в первую очередь в городах. В СССР был разработан про­ект подобной дороги для Алма-Аты, где поезда могут развивать ско­рость до 100 км/ч, а на пригородных линиях – до 300 км/ч.

Первой из построенных городских линий протяженностью немногим более 600 м, где использована магнитная подвеска, считается двухпутная линия, связывающая железнодорожный вокзал с аэропортом в Бирмингеме (Англия). Здесь поезд состоит из двух легких вагонов из стеклопластика вместимостью 40 пассажиров и следует со скоростью 40 км/ч., управляемый ЭВМ (без машиниста).

На испытательном полигоне в Японии была достигнута скорость поезда на магнитной подвеске, равная 517 км/ч. В этой стране испытано уже несколько образцов вагонов на магнитной подвеске, в том числе со сверхпроводящими магнитами.

Различные конвейеры занимают видное место в транспортной системе страны. Особенно велика их доля в рамках так называемого промышленного транспорта. Наибольшее распространение здесь получили ленточные конвейеры, рольганги, скребковые и др. По существу, к конвейерным системам следует отнести все разновидности гидра и пневмотранспорта твердых грузов, а также трубопроводы для перекачки жидкостей.

Примерно 10 лет назад в Голландии был создай ленточный конвейер на воздушной подушке для транспортировки гранулированных и порошкообразных грузов производительностью около 700 куб. м/ч при скорости ленты 3,9 м/с. Характерной особенностью этого конвейера является желобообразная перфорированная платформа, на которую опирается несущая лента. При работе через отверстия под ленту подается воздух, который создает устойчивую подушку, резко снижающую трение между лентой и желобом. Благодаря этому расход энергии в целом остается таким же, как и у обычных конвейеров, но он легко трогается под нагрузкой, а в конструкции значительно меньше подвижных частей, что повышает надежность установки и сокращает расходы из техническое обслуживание и ремонт.

Сравнительно новым видом являются пассажирские конвейеры, которые часто, но не всегда обоснованно называют движущимися тротуарами. Имеющийся опыт использования пассажирских конвейеров за рубежом и в отечественной практике позволяет рассматривать их как средства вспомогательного транспорта для перемещения пассажиров на коротких расстояниях в местах массового скопления людей.

По конструкции такие средства передвижения достаточно разнообразны. Это ленточные, пластинчатые, тележечные конвейеры с различными приводами, а также системы с открытыми и закрытыми (кабинами) сиденьями. Наряду с односторонними существуют двусторонние конвейеры, замкнутые в вертикальной или горизонтальной плоскости. На большинстве ленточных конвейеров применяется стальная, как правило обрезиненная, лента шириной 0,6-1 м, которая лежит на ведущих к опорных роликах.

Тележечные конструкции близко напоминают эскалаторы, широко распространенные в метро. Конвейеры обеспечивают не только горизонтальное, но и наклонное перемещение с углом не выше 15". Скорость движения обычно составляет 0,6-0,9, реже -1,0 м/с. Чтобы уберечь конвейеры от прямого воздействия атмосферных осадков и создать большие удобства для пешеходов, пассажирские конвейеры (если они не находятся в зданиях) прокладываются либо в туннелях, либо в специально сооруженных галереях. Радом с движущейся лентой конвейера, которая ограждается барьерами с подвижными поручнями, как в метро, нередко оставляется дорожка для пешеходов, не желающих двигаться на конвейере.

К настоящему времени у нас уже накопился некоторый опыт сооружения и эксплуатации пассажирских конвейеров, который позволяет более обоснованно выбирать сферы их применения и изыскивать методы снижения энергозатрат, а также совершенствовать конструкции этих устройств для повышения долговечности и надежности основных деталей и узлов (в частности, лент), особенно при работе конвейеров на открытом воздухе.

Пневмо и гидротранспорт осуществляет перемещение твердых и жидких нефтяных грузов по трубам.

В настоящее время перекачка угля по трубам осуществляется на Западно -Сибирском металлургическом комбинате, на Анжерской и Магнитогорской ТЭЦ. Углепровод Кузбасс - Новосибирск длиной 250 км перекачивает до 4 млн. т угля в год в виде водно-угольной суспензии. Рудные концентраты таким образом перемешаются на Норильском металлургическом заводе, известняк - на Николаевском цементном за­воде.

Транспортировка угля по трубам в 4 раза дешевле, чем по железной дороге (уголь в структуре грузов на железнодорожном транспорте занимает одно из первых мест). В США существуют углепроводы протяженностью 500 км, а рудопроводы длиной 1500 км и более имеются в США, Канаде и других странах.

Трубопроводы в городах используются для транспортировки бытовых отходов до мест переработки (Москва), книг в крупных библиотеках и т.п. Разработан проект контейнерного перемещения по трубам зерна на расстояние 650 км. Особая роль отводится проекту по применению трубопроводного транспорта для перевозки пассажиров.

К.Э. Циолковский отмечал: «Не забывайте, что космос начинается в метре от Земли. А из всех космических аппаратов ближе всего к Земле, конечно, дирижабль». Управляемые дирижабли, созданные е 1900 г. в Германий, «Цеппелин» и «Гиндербург» продемонстрировали всему миру свою мощь и работоспособность. Они совершали кругосветные полеты, регулярные сообщения между Европой и Северной Америкой, а также применялись Германией в годы Первой мировой войны. Пер­вый русский дирижабль создан в 1925 г. В нашей стране было построено 15 дирижаблей и разработано 10 новых проектов, однако в 1930-е годы эра дирижаблей закончилась из-за нерешенности целого ряда технических вопросов. Энергетический кризис 1970-х годов дал новый толчок к развитию дирижаблестроении. Сфера применения дирижаблей достаточно широка: пассажирские перевозки на небольшие расстояния, монтаж строительных конструкций, доставка грузов в труднодоступные для других видов транспорта районы, патрулирование определенных территорий, перевозка крупногабаритных или тяжеловесных грузов, туризм, осмотр и снабжение морских нефтепромыслов, фотогеодезия и магнитная съемка, спорт и др.

Дирижабль может быть конкурентом другим видам транспорта. Проект пассажирского дирижабля на 192 чел. предполагает стоимость перелета, примерно равную стоимости проезда по железной дороге. Например, для геологии в труднодоступных местах, в частности в Сибири и на Дальнем Востоке, создается возможность отказа от наземной техники, коэффициент использования которой к тому же крайне низок. Кроме того, от протаскивания волоком тягачами оборудования для буровых и других установок остается «мертвая» полоса земли шириной 50-70 м. растительный покров на которой восстанавливается лишь через 10-15 лет.

Преимущества дирижаблей состоят в бесшумности и незначительной вибрации, экологической чистоте, экономичности, возможности вертикального взлета-посадки, независимости от погодных условий. Чем грузоподъемное аэростатический летательный аппарат, тем ниже себестоимость перевозки на нем. В настоящее время эксплуатируются дирижабли грузоподъемностью 16-30 т (Россия, США, Япония и др.). Эксплуатируемые 24-тоняный дирижабль при скорости 100-125 км/ч Имеет дальность полета 2600 км. Для перевозки крупногабаритных и тяжеловесна грузов в США существуют проекты дирижабля с вертикальной тягой несущих винтов (гелиостата) грузоподъемностью до 250 т при дальности полета 180 км.

Основными проблемами развития дирижаблестроения являются: создание гибридных конструкций -дирижабля с воздушным винтом, реактивным и другим типом двигателя, что особенно важно при взлете и посадке (английская фирма «Скайшип»); широкое применение бортовых ЭВМ для решения вопросов управления; поиск и применение новых высокопрочных материалов для основных агрегатов дирижабля, в том числе композитных; создание бортовых грузоподъемных механизмов; борьба со статическим электричеством при эксплуатации; грозозащита; антиобледенение; проектирование оригинальных конструкций укрытия подвижного состава и др.

Проект пассажирского дирижабля для перевозок между Нью-Йорком и Атлантик-Сити на трассе протяженностью 195 км предполагает получение 16,8 млн долл. прибыли в год при обслуживании пассажиро­потока в 168 тыс. чел. Подобные проекты имеются и в России. Пример тому - проект транспортного дирижабля большой дальности полета и грузоподъемности ДЦ-Н1, предлагаемый группой российских ученых, работающих под эгидой Русского воздухоплавательного общества.