Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


»деи проектов новых транспортных средств




 

ѕрежде, чем говорить о транспорте будущего, рассмотрим, какими проектами наука располагает сегодн€, какие идеи, заложенные в этих проектах, окажутс€ полезными завтра.

“ак как транспорт играет огромную роль в человеческом обществе, разработке транспортных средств удел€етс€ очень большое внимание на всех континентах. √азеты и журналы всего мира публикуют информацию о новых, иногда неожиданных и весьма экзотических транспортных средствах и новых принципах, которые в них реализуютс€.

»нерционный или "заводской" транспорт основан на принципе использовани€ кинетической энергии маховика, установленного на подвижном составе. »де€ такого двигател€, предложенна€ русским инженером ¬. ». Ўутерскимболее 100 лет назад, наиболее полно была реализована в Ўвейцарии, где были построены 17 автобусов вместимостью по 70 пассажиров дл€ работы на городских маршрутах, и частично в  онго прот€женностью 4,5Ц7,7 км. »нерционный двигатель бесшумен и не загр€зн€ет атмосферу. —упермаховик массой 100 кг при скорости вращени€ 30 тыс€ч оборотов в минуту запасает энергию дл€ пробега легкового автомобил€ на 160 км.

ѕассажирские конвейеры (движущиес€ тротуары) начали примен€тьс€ с 50-х годов нашего века. Ёто вспомогательный транспорт дл€ перемещени€ пассажиров на короткие рассто€ни€ в местах массового скоплени€ людей: на переходах под улицами и площад€ми, в метро, аэропортах, на вокзалах, на заводах, в крупных магазинах, парках, на выставках и т. п. ѕо конструк≠ции - это ленточные, пластинчатые, тележечные конвейеры с различными приводами, а также системы с открытыми и закрытыми сидени€ми. ѕасса≠жирские конвейеры довольно дорогие как в устройстве, так и в эксплуата≠ции.

–€дом фирм —Ўј разрабатывались проекты трубопроводного транспорта дл€ перевозки пассажиров (рисунок 9.12). Ёто труба с движущимис€ в ней вагончиками. —корость по проекту 192 км/ч. ¬ другом проекте в качестве направл€ющего устройства использована труба-тоннель с перекачкой воздуха спереди поезда назад с целью уменьшени€ воздушного сопротивлени€ вагону. ƒл€ т€ги предложен линейный электродвигатель, а дл€ скорости 480 км/ч Ц реактивный двигатель.

 

 

–исунок 9.12 - “рубопроводный пассажирский транспорт

 


¬ статье ј.  л€чко ЂЋазерна€ левитаци€ї (»зобретатель и рационализатор. 1979. є 2) рассказываетс€ об исследовани€х новых приложений лазеров, в том числе " лазерного транспорта", в котором используетс€ принцип отталкивани€ тел от поверхности воды паром, возникающим в тонком верхнем слое под воздействием лазерного луча. ¬ первых опытах с неодимовым лазером использовалс€ принцип светопаровой подушки. «атем перешли к низкотемпературной плазме. ƒл€ этого сфокусировали луч, повысили температуру в месте воздействи€ светового луча, и в этом случае после вспышки лазера образовалс€ уже не пар, а столб раскаленного ионизированного газа Ч световой факел. ¬ результате удалось существенно увеличить давление на дно тела. ѕоддерживающее усилие увеличивалось также благодар€ выбросу султанов воды с поверхности.

ѕо мнению исследователей, может быть создан транспорт на светопаровой подушке.  роме того, использу€ эти принципы, можно решить задачу м€гкой посадки на воду или, наоборот, старта с поверхности воды.

—тавшие уже привычными нам корабли на подводных крыль€х имеют ограничени€ по скорости. ¬озрастающие сопротивлени€ привод€т к неустойчивому режиму работы подводных крыльев. ќказалось, что гораздо эффективнее, чем неподвижные крыль€, особенно при высоких скорост€х, работают вращающиес€ винты.

  идее заменить в корабл€х подводные крыль€ четырьм€ вращающимис€ винтами пришел ј. —. Ѕакшинов. ¬ апреле 1961 г. он подал за€вку на изобретение. Ёксперты, признава€ новизну предложени€, пришли к выводу, что энерговооруженность судна должна быть близкой к вертолетной, поэтому, по их мнению, диаметр, а значит, и масса винтов станут очень большими, и они заключили, что такой аппарат создан быть не может.

Ќа самом деле величина силы сопротивлени€ движению вращающихс€ в воде пропеллеров гораздо меньше, чем у неподвижных жестких крыльев. ¬ращающиес€ лопасти, создава€ подъемную силу, не только удерживают аппарат, но и сообщают ему поступательное движение. ¬ 1971 г. гидролет Ѕакшинова получил положительную оценку.

√руппа ученых в —Ўј пришла к выводу, что на основе передачи энергии с помощью микроволн и света могут быть построены самолеты и дирижабли, имеющие малую скорость, перемещающиес€ на высоте пор€дка 21 000 м. ќни могут быть использованы в качестве авиалайнеров, коммуникационных платформ дл€ теле- и радиовещани€, станций наблюдени€ за лесными пожарами, промежуточных усилителей мощности спутников св€зи.

»нженер из ƒрайденовского летно-исследовательского центра ƒейл –ид предложил построить и запустить на высоту 3000 м планер, приводимый в действие с помощью микроволн. — этой целью потребуетс€ разместить под крыль€ми специальные антенны (ректенны), которые смогут эффективно преобразовывать микроволны в электрический ток дл€ привода воздушного винта. ѕредлагаетс€ дл€ передачи энергии использовать микроволновой пучок от 26-метровой √ольдстоновской антенны (—еверна€  алифорни€). ÷елью экспериментов с планером €вл€етс€ создание платформы дл€ наблюдени€ за погодой и дл€ св€зи.

¬ более отдаленном будущем ƒ. –ид предполагает использовать энергию микроволн дл€ питани€ авиалайнеров типа "Ѕоинг-707". ќднако дл€ этого потребуетс€ сооружение микроволновых антенн с интервалами пор€дка 15 км на всем пути полета.

 
 

Ёволюци€ не обошла традиционные транспортные средства. ¬ 1981 г. в японии был спущен на воду танкер под парусами (рисунок 9.13), в которых воплощены последние достижени€ науки и техники. ќни выполнены из стального листа, управл€ютс€ с помощью радиоэлектроники и вычислительной техники. Ё¬ћ, например, рассчитывает силу и направление ветра, в зависимости от чего управл€ет парусным оснащением, ориентирует плоскости парусов, автоматически измен€ет их площадь или убирает их, держит курс, осуществл€ет св€зь с ма€ками и спутниками. “ака€ конструкци€ не только экономит энергию и топливо, снижает шум, уменьшает выбросы газов и дыма, но и повышает безопасность движени€ и дает возможность сократить экипаж до нескольких техников.

 

–исунок 9.13 Ц “анкер со стальными парусами, управл€емыми Ё¬ћ

ѕро€вление нового в старом наблюдаетс€ и в дирижаблестроении. ќднако речь пойдет не о применении новых материалов или создании гибридных конструкций, сочетающих принцип аэростатического корабл€ с вертолетными винтами или самолетными крыль€ми. —уществуют и более экзотические проекты.   ним относитс€ концепци€ "солнечного дирижабл€", который приводитс€ в движение энергией —олнца. “акие дирижабли предъ€вл€ют определенные требовани€: небо должно быть безоблачным, необходимо отсутствие сильных ветров, эксплуатироватьс€ они должны на высоте, не превышающей 1000 м над уровнем мор€. Ќа земном шаре имеетс€ немало зон, где такие дирижабли с успехом могут быть использованы, например р€д областей јвстралии, ёжной јфрики, центральных районов ёжной јмерики; есть такие зоны и в странах —Ќ√.

ѕоверхность "солнечного дирижабл€" покрываетс€ элементами, преобразующими энергию —олнца в электрическую. Ёта энерги€ подаетс€ к электродвигател€м посто€нного тока, которые вращают воздушные винты.  ак показали исследовани€, масса солнечных батарей на кремниевой основе составл€ет одну треть общей массы дирижабл€ нежесткой конструкции. ќптимальна€ форма дирижабл€ Ц выт€нутый эллипсоид. »зменение его формы с целью увеличени€ площади поверхности и повышени€ количества поглощаемой солнечной энергии неоправданно из-за ухудшени€ аэродинамических характеристик. ѕри современном 12 %-ном  ѕƒ можно обеспечить дирижаблю шестичасовой режим работы со скоростью 100 км/ч, а в некоторых случа€х дес€тичасовой режим работы с такой же скоростью как летом, так и зимой. Ёто объ€сн€етс€ очень маленькой разницей между максимальным уровнем солнечного излучени€ в летний период и минимальным его уровнем в зимнее врем€ во многих районах «емли. ≈сли же предусмотреть на дирижабле аккумул€торы энергии дл€ стабилизации питани€ электроэнергией силовых установок вне зависимости от изменени€ в течение дн€ интенсивности солнечного излучени€, использование топливных элементов или других способов получени€ дополнительной электроэнергии, то сфера применени€ солнечных дирижаблей может быть существенно расширена.

—ледовательно, даже при современном уровне техники проект дирижабл€, использующего энергию —олнца, оказываетс€ вполне реальным и перспективным дл€ применени€ в достаточно широких географических пределах.

ѕеречень экзотических или уже хорошо знакомых проектов предполагаемых будущих транспортных средств весьма велик, и его можно еще продолжить. ќднако большинство из них способно решать важные, но частные задачи. Ќапример, выполн€ть рейсы в определенной географической зоне (солнечные дирижабли) или перемещать т€желый и крупногабаритный груз из одного места в другое, как это делает 750-тонна€ платформа на воздушной подушке, построенна€ в 1974 г. дл€ арабского эмирата јбу-ƒаби. ≈е энергетическа€ установка используетс€ дл€ создани€ воздушной подушки, перемещают платформу по воде буксирные суда, а после выхода на землю Ц тракторы. ѕлатформа примен€етс€ дл€ рейдовой разгрузки, в частности она была использована дл€ доставки с морских судов на берег оборудовани€ дл€ сжижени€ природного газа. «а каждый рейс платформа, двига€сь со скоростью от 5,5 до 13,5 км/ч (в зависимости от волн на водной поверхности), перевозила 250 т груза. ”дельные энергетические затраты при этом составили всего 1,75 ћ¬т/кг.

 огда речь идет о массовых перевозках на большие рассто€ни€, определ€ющими критери€ми €вл€ютс€ скорость и экономичность. „то следует иметь в виду в первую очередь при создании транспортных средств, удовлетвор€ющих этим критери€м? ¬ таких транспортных средствах никаких колес или других механических устройств, ограничивающих скорость движени€, быть не должно. ¬ этом случае ограничителем скорости движени€ будет сопротивление воздуха. ƒл€ устранени€ этого преп€тстви€ авторы р€да проектов стрем€тс€ либо поместить транспортные средства в трубу, в которой создан вакуум, либо уйти в верхние слои атмосферы, в зону разреженного воздуха.

≈ще в 1955 г. перед профессором  екой€ ќдзава, деканом факультета науки и техники университета ћейджо (провинци€ Ќаго€), была поставлена задача Ц создать сверхзвуковой наземный транспорт. ѕрежде чем выбрать окончательный вариант, он и возглавл€ема€ им группа провели около 20 испытаний различных моделей в 1/60 и 1/20 натуральной величины. ¬ результате был выбран вариант поезда длиной 220 м и диаметром 5 м, который имел следующие отсеки (рисунок 9.14): носовой 1 с кабиной водител€ 2, грузовой 3, пассажирские салоны 4 и 6, машинный 5, отсек дл€ автомобилей 7, устройство дл€ воздушного торможени€ 8. ѕоезд вмещает 1000 пассажиров и 100 т груза. ѕоезд перемещаетс€ по роликам 9, установленным на эстакаде, которые охватывают его сверху, снизу и по бокам. ¬доль пути имеютс€ еще опорные ролики. ѕоезд приводитс€ в действие четырьм€ турбореактивными двигател€ми с т€гой по 98 кЌ каждый.

 

–исунок 9.14 Ц ѕроект высокоскоростного поезда с турбореактивными двигател€ми

 

¬ 1968 г. модель поезда развила скорость 1140 км/ч, а в 1969 г. в герметичном туннеле, в котором был создан вакуум, Ц 2300 км/ч. ¬ 1970 г. модель сверхзвукового поезда апробировали подопытные животные, самочувствие которых было отличным. —пециалисты считали, что в самое ближайшее врем€ транспортна€ система профессора ќдзавы пойдет в эксплуатацию.

ќднако у этого поезда не было будущего. ѕрежде всего он не был прогрессивным по критерию экономичности. ƒлительной работы при сверхзвуковых скорост€х колесо выдержать не может. ѕоэтому в данном проекте оно работает в роликах при кратковременном, по крайне невыгодном режиме, так как ролики, будучи до этого неподвижными, в момент контакта с поездом начинают вращатьс€. —истема установки роликов вдоль всего пути сложна и неэкономична.  роме того, обеспечить плавный вход корпуса

поезда, несущегос€ со сверхзвуковой скоростью, в отсто€щие друг от друга закрепленные на эстакаде ≈-образные устройства, несущие ролики, или вписатьс€ в поворот дороги Ц задача далеко не проста€. —ам принцип механического взаимодействи€ роликов и поезда при сверхзвуковых скорост€х не прогрессивен.

¬ проекте "ѕодземного спутника" √.  отлова и ё. ‘едорова предлагаетс€ выкопать туннель и откачать из него воздух, причем подземна€ трасса туннел€ должна по форме соответствовать орбите искусственного спутника «емли. ѕо этому туннелю подземный спутник будет летать со скоростью 8 км/с. „тобы избежать смещени€ туннел€ с орбиты спутника-вагона в результате суточного вращени€ «емли, трасса туннел€ должна быть круговой и лежать в плоскости экватора или придетс€ создавать непрерывный туннель, многократно проход€щий через полюсы, Ц на карте «емли он будет изображен в виде синусоиды. ¬ этом случае трасса св€жет все точки земного шара.

Ёнергию торможени€ одного спутника авторы проекта предлагают использовать дл€ разгона другого спутника. — этой целью спутник-вагон входит в соленоид и в процессе торможени€ генерирует в нем ток, который тут же используетс€ дл€ разгона следующего спутника. ѕередав ему всю энергию, первый спутник останавливаетс€ и отводитс€ с трассы, а его место занимает другой. ѕропускна€ система дороги определ€етс€ в конечном итоге прин€тыми перегрузками, от которых завис€т длина участка торможени€ и его врем€.

–асчеты предусматривают четырехкратную перегрузку. ¬ этом случае спутник-вагон, пройд€ 130 км, затормозитс€ за 7 минут. ќднако такие перегрузки способны выдержать только подготовленные люди, да и то, если они займут определенное, фиксированное положение в кресле. –азгуливать по вагону при таких перегрузках не придетс€.

ѕредельна€ величина экстренного торможени€ в обычных поездах 1,5 м/с2. ѕри таком замедлении человек еще может передвигатьс€ по вагону, а посуда не слетает со столов. ѕри обычном же эксплуатационном торможении она не должна превышать 1,2 м/с2. ѕри четырехкратных же перегрузках величина замедлени€ достигает 40 м/с2.

»меютс€ проекты, в которых предусматриваетс€ решение сразу нескольких проблем. ѕроект ¬. –аздумина основан на сочетании двух €влений, которые имеют место при сверхнизких температурах: сверхтекучести и сверхпроводимости. јвтор проекта полагает, что в будущем будут созданы гигантские трубы-кабели, передающие энергию с помощью сверхпроводников. ѕо корпусу трубы, заполненной дл€ охлаждени€ жидким гелием, пойдет ток, а внутри будут находитьс€ транспортные гондолы. ¬ сверхтекучем гелии нет трени€. ѕоэтому эти гондолы будут способны развить огромную скорость.

¬ одном из проектов, нос€щем название "ѕланетран", поезд на магнитной подвеске движетс€ по трубопроводу с очень разреженной атмосферой. “€говое усилие создаетс€ за счет перепада давлени€ по обеим сторонам поезда. “рубопровод, внутри которого движетс€ поезд, по всей длине разделен на шлюзовые камеры. ћежду предыдущей и последующей шлюзовыми камерами поддерживаетс€ определенный перепад давлений. „ем дальше от начала движени€ расположена камера, тем ниже в ней давление. Ќапример, в п€тидес€той шлюзовой камере давление будет составл€ть 98 ѕа, что соответствует давлению земной атмосферы на высоте 50 000 м. Ёто весьма малое давление устанавливаетс€ на всей оставшейс€ длине трубы, и поезд, разогнавшись, несетс€ с огромной скоростью.  огда поезд из конечного пункта начинает двигатьс€ обратно, выполн€етс€ такое же шлюзование, но уже в обратном направлении.

”скорение при разгоне ограничиваетс€ комфортными услови€ми дл€ пассажиров. ћаксимально допустимое ускорение принималось равным 1 g. Ёто немало, так как при таком ускорении вес пассажира удваиваетс€. ¬ этом случае, по расчетам авторов проекта, за 10 минут поезд разгон€етс€ до 22 500 км/ч. ≈стественно, что при таких скорост€х поезд может быть использован дл€ эксплуатации на большие рассто€ни€. —оздатели "ѕланетрана" предполагают применить его дл€ маршрута между Ќью-…орком и Ћос-јнджелесом прот€женностью 3950 км. — учетом замедлени€ движени€ врем€ поездки на этом участке составит 31 мин 30 с при средней скорости 8350 км/ч.

—ооружение такой дороги Ц очень сложна€ инженерна€ задача. Ќепросто организовать разгон и торможение поезда. ќднако самые большие трудности как технического, так и экономического характера заключаютс€ в сооружении герметичного трубопровода большого диаметра и огромной прот€женности.  онечно, можно говорить о том, что по мере развити€ трубопроводного транспорта совершенствуетс€ технологи€ изготовлени€ и укладки трубопроводов большого диаметра, что уже по€вились первые пневмоконтейнерные дороги. ќднако сооружение трубопроводного транспорта с бесколесными поездами, движущимис€ с космическими скорост€ми, в насто€щее врем€ представл€етс€ делом теоретически возможным, но далеким от практического воплощени€.

Ћюбой новый вид транспорта не может существовать изолированно от других транспортных средств. ѕри проектировании необходимо сопоставл€ть его скорость со скорост€ми других видов транспорта, более того Ц с темпом жизни. —итуаци€, когда пассажиры авиалайнеров вынуждены добиратьс€ от аэродрома домой на телеге, абсурдна. ќднако даже с учетом станов€щегос€ все более стремительным темпа жизни и роста скоростей транспортных средств, вызванных научно-технической революцией, вр€д ли можно предположить, что через несколько дес€тилетий они будут соответствовать скорост€м трубопроводных поездов.  роме того, безусловный недостаток трубопроводных поездов состоит в том, что они не только не используют окружающую среду, а наоборот, наход€тс€ в посто€нном противодействии с ней: они должны быть надежно защищены от окружающей атмосферы герметичным трубопроводом; огромные скорости поездов требуют исключительной стабильности и центровки трубопроводной дороги, дл€ чего, учитыва€ большую прот€женность трассы, придетс€ преодолевать грандиозные трудности, св€занные с геологической структурой, сейсмическими воздействи€ми и др.

ѕо этим же причинам не выдерживают критики проекты гравитационных поездов, трассы которых должны проходить на огромных глубинах, пронза€ земной шар по хорде.

Ќа пути суперпоездов встают такие проблемы, которые резко взвинчивают экономические затраты и став€т под сомнение их целесообразность: критерий экономичности за€вл€ет о себе в полный голос.  роме того, конечные размеры «емли ограничивают беспредельное увеличение скорости транспортных средств. ¬ то же врем€ надо иметь в виду, что в будущем транспорту придетс€ перевозить на большие рассто€ни€ и с высокой скоростью все увеличивающеес€ количество пассажиров.

“еперь рассмотрим проекты, в которых сопротивление воздуха в значительной мере устран€етс€ высотой. ћы уже говорили о том, что такому стремлению ввысь преп€тствуют, с одной стороны, малое количество воздуха на больших высотах, в результате чего реактивные двигатели начинают "задыхатьс€", а использование ракетных двигателей обходитс€ очень дорого, с другой Ц слой озона, защищающий жизнь на нашей планете от губительного излучени€ —олнца. ”меньшение сопротивлени€ воздуха имеет своей конечной целью повышение экономичности авиационных транспортных средств в результате снижени€ энергетических затрат и расхода топлива.

¬ прессе («а рубежом. 1982. є 36 (1157)) было опубликовано сообщение об авиационной релейной системе X. —мита из ѕенсильванского университета (—Ўј). јвиалайнер, выполненный в виде огромного летающего крыла (рисунок 9.15), вмещающий до четырех тыс€ч пассажиров, стационарно находитс€ в воздухе.  рыло состоит из нескольких модулей.

 аждый модуль Ц это самолет, способный совершать независимые поле-

 

–исунок 9.15 Ц јвиалайнер в виде летающего крыла

 

ты. ƒл€ доставки пассажиров, грузов, дозаправки топливом используютс€ относительно небольшие вспомогательные самолеты, выполн€ющие челночные рейсы. ѕо мнению автора проекта, конструкци€ позвол€ет добитьс€ ламинарного обтекани€ крыла, снижени€ его лобового сопротивлени€ и веса. –еализаци€ проекта сократит потребление топлива на авиалини€х на 87 %, будет способствовать разгрузке аэропортов, поскольку челночные полеты вспомогательных самолетов должны осуществл€тьс€ с небольших аэродромов, и в результате эксплуатационные расходы сниз€тс€ на 35 %.

ѕроекты, предусматривающие эксплуатацию огромных летающих платформ, посто€нно обращающихс€ на больших высотах вокруг земного шара или включающих в зону своего действи€ крупные регионы, в принципе возможны, однако потребуют не только коренной перестройки наземных служб управлени€ и эксплуатации, но, пожалуй, и существенных изменений социальной структуры на нашей планете. ѕоэтому в ближайшие годы такие проекты вр€д ли найдут применение.

ј вот еще более глобальный проект, разработанный ленинградским инженером ёрием јрцутановым, Ц лифт в космос. ѕо этому проекту вершина башни высотой примерно 35,8 тыс. км перемещаетс€ в пространстве вследствие вращени€ «емли и большой высоты башни со скоростью около 3 км/с (скорость искусственного спутника «емли). Ќа этой высоте проходит геостационарна€ орбита, на которой спутник совершает один оборот вокруг «емли за 24 часа, т. е. в этом случае он зависает над какой-либо точкой планеты. Ќа вершине башни центробежна€ сила «емли уравновешивает вес доставленного туда тела. ≈сли столкнуть тело с такой башни, то оно станет спутником «емли. Ќа эту высоту надо доставить космический корабль, а дл€ запуска его на орбиту использовать вращение «емли. ¬место башни можно использовать спутник с геостационарной орбитой, зависший над определенной точкой поверхности планеты.

¬ чем же преимущества космического лифта? ѕри запусках на орбиту спутников с помощью ракет также используютс€ центробежные силы нашей планеты Ц траектори€ движени€ ракетного космического корабл€ выбираетс€ с учетом вращени€ «емли. √лавное достоинство космического лифта в том, что дл€ подъема объекта в космос и вывода его на геостационарную орбиту можно использовать электрическую энергию, подводимую по кабелю, проложенному вдоль лифта. ќтпадает необходимость иметь на борту космического корабл€ ракетный двигатель с запасами топлива. ј ведь топливо составл€ет основную массу современной ракеты.

¬озникает вопрос: возможно ли построить такой лифт в космос практически? ¬ыдержит ли он напр€жени€, создаваемые собственным весом? ѕока таких сверхпрочных материалов нет. “ем не менее теоретически они могут быть получены. »де€ космического лифта ставит перед специалистами интересные и сложные проблемы. ≈сть предложени€ осуществить аэростатическую разгрузку космического лифта с помощью воздушных шаров, поддерживающих конструкцию лифта по всей его высоте, или создавать подъемную силу внутри лифта. ¬ последнем случае сечение лифта должно быть увеличено, и транспортные кабины можно будет перемещать не снаружи лифта, а внутри него. „то касаетс€ ветровых нагрузок, то и они могут быть использованы дл€ получени€ энергии и стабилизации самого лифта.

√. ». ѕокровский предложил запускать космические аппараты, использу€ центробежные силы астероида, раскрученного вокруг собственной оси до большой скорости. ј известный английский ученый и писатель ј.  ларк решил дл€ этой цели примен€ть вращающиес€ вокруг своего центра галактики.

»з обсерватории ƒжодрелл-Ѕэнк поступило сообщение о том, что английский радиоастроном ѕ. Ѕерг представил экспериментальные доказательства вращени€ ¬селенной. Ёто позвол€ет наде€тьс€, что проекты, в которых используютс€ центробежные силы дл€ запуска космических объектов, не исс€кнут.

¬ насто€щее врем€ проблему перевозок большого количества людей с высокой скоростью стараютс€ решить с помощью аэробусов. ќднако их широкое применение вызывает сложные проблемы, св€занные с необходимостью в короткое врем€ перевозить из аэропорта в город большие массы людей и размещать крупные аэропорты далеко от города.

ƒостоинства авиационного транспорта состо€т в его способности достичь любой точки земного шара Ц воздушный океан окружает нас повсюду. јэробусы, безусловно, способствуют решению проблемы массовых пассажирских перевозок на большие рассто€ни€, однако, остава€сь традиционным авиационным транспортом, они очень дороги в эксплуатации. ¬озникает иде€ использовать дл€ этой цели другую среду Ц водную. ќкеаны и мор€ покрывают примерно 4/5 поверхности земного шара. »здавна мор€ соедин€ли континенты, водные просторы использовались мореплавател€ми дл€ дальних путешествий. » теперь они должны помочь люд€м в пассажирских и транспортных перевозках, но на новой технической основе и с гораздо большими, чем в прошлом, скорост€ми. Ќовый виток спирали эволюции требует качественно новых решений, однако перспективным окажетс€ лишь то решение, в котором будут воплощены в комплексе последние достижени€ ведущих направлений науки и техники. Ёто требование отвечает диалектике развити€ транспорта.

¬ажной задачей €вл€етс€ повышение скорости движени€ на водном транспорте. ќбычные (водоизмещающие) суда тихоходны потому, что у них с ростом скорости быстро возрастает необходима€ дл€ движени€ мощность, котора€ может оказатьс€ пропорциональной скорости в третьей, четвЄртой и даже большей степени.  ак повысить скорость водного транспорта?

ѕри проектировании глиссирующих судов, кораблей на подводных крыль€х и воздушной подушке идут по пути вынесени€ корпуса корабл€ из водной среды в воздушную (плотность воздуха почти в 800 раз меньше плотности воды). Ќо есть еще один путь Ц использование эффекта экрана, как в монорельсовых поездах на воздушной подушке, только экраном здесь служит водна€ поверхность.

≈ще в 20-е годы авиаторы познакомились с "эффектом вли€ни€ «емли" (эффектом экрана). “€желые самолеты либо упр€мо шли над «емлей, не жела€ садитьс€, либо неожиданно устремл€лись вверх, обрета€ дополнительную подъемную силу. јнглийский самолет "“эрэнт “риплэйн" разбилс€ при взлете, моноплан "—уоллоу" едва остановили посадочными щитками.  ак только с увеличением высоты эффект экрана исчезал, аэродинамическое качество крыла падало, мощности двигателей не хватало дл€ полета, и самолет пр€мо по курсу совершал аварийную посадку.

Ќизколет€щий экраноплан способен вз€ть на борт груз, намного больший, чем самолет такой же массы. —ледовательно, либо экраноплан должен иметь несущие крыль€, либо сам его корпус должен быть выполнен в виде "летающего крыла". „ем меньше высота воздушной подушки, чем ближе аппарат к поверхности воды, тем сильнее про€вл€етс€ эффект экрана, тем больше подъемна€ сила. ¬ результате экраноплан затрачивает на создание подъемной силы гораздо меньше энергии, чем самолет, оторванный от поверхности «емли. Ёкранопланы обладают высоким аэродинамическим качеством Ц отношением подъемной силы к сопротивлению: оно по меньшей мере в два раза больше, чем у кораблей на подводных крыль€х или воздушной подушке. — увеличением скорости и размеров экранопланов их эффективность увеличиваетс€. ѕар€щий над водой аппарат обладает плавучестью, взлетает с поверхности воды и после завершени€ полета садитс€ на воду.

»меютс€ проекты экранопланов массой свыше 1000 т и скоростью движени€ пор€дка 700 км/ч. ќднако в этих проектах остаетс€ еще много нерешенных проблем, что делает их пока нереальными.

√. √. «елькиным был предложен проект экраноплана, принципиально отличающийс€ от существующих, в котором преодолена проблема требуемой очень большой стартовой мощности. ќн €вл€етс€ логическим продолжением крылатого реактивного монорельсового поезда на воздушной подушке. ѕо этому проекту (рисунок 9.16) экраноплан 1 разгон€етс€ по рельсовому пути 2, опира€сь на воздушную подушку. ¬ зависимости от его массы и габаритов можно иметь не одну, а две или несколько опорных рельсовых балок (на рисунке их две).

 

–исунок 9.16 Ц Ёкраноплан, предложенный √. √. «елькиным

 

ƒл€ создани€ равномерной подъемной силы в зависимости от распределени€ массы экраноплана крыль€ 3 имеют переменную площадь. ¬ качестве т€говых можно примен€ть двигатели с т€нущими или толкающими винтами либо реактивные двигатели 4. ¬ случае использовани€ реактивных двигателей с высокой скоростью реактивной струи, так же, как и в крылатом реактивном поезде на воздушной подушке, их целесообразно разместить в желобах 5, чтобы стру€ реактивного двигател€ создавала дополнительную подъемную силу. –азогнавшись, экраноплан соскальзывает с рельсовых балок и продолжает полет над водной поверхностью.

 рейсерска€ скорость экраноплана будет составл€ть 500Ц700 км/ч. ƒальнейший рост скорости св€зан со значительным увеличением мощности, необходимой дл€ преодолени€ сопротивлени€ воздуха. «апас скорости позвол€ет увеличивать высоту воздушной подушки, создаваемой динамическим напором, что в свою очередь дает возможность эксплуатировать аппарат при волнении на море. ѕо услови€м безопасности волны не должны удар€ть о днище экраноплана, и высокие скорости позвол€т ему уйти из района разыгравшейс€ стихии. Ѕолее того, врем€ выхода из порта можно согласовывать с информацией о погоде на трассе, передаваемой навигационными спутниками «емли.

¬ысокие скорости экраноплана позвол€ют создать значительное давление в воздушной подушке. “ак как его подъемна€ сила определ€етс€ произведением давлени€ в воздушной подушке на площадь экрана в плане, то его грузоподъемность будет измер€тьс€ дес€тками и даже сотн€ми тыс€ч тонн, причем с увеличением размеров экраноплана удельна€ мощность его силовой установки будет уменьшатьс€.

¬ проекте рассматриваютс€ различные способы формировани€ воздушной подушки относительно направл€ющих рельсовых балок на участке разгона в зависимости от размеров экраноплана и выбранной конструкции. ƒл€ ее создани€ могут быть использованы как отдельно, так и в комплексе вентил€торные установки экраноплана, стационарные компрессорные станции и баллоны со сжатым до высокого давлени€ воздухом, который будет поступать в скольз€щее шасси, а также динамический напор. ¬ зависимости от скорости полета предусмотрено автоматическое перераспределение мощности силовой установки на создание т€ги и работу вентил€торов, питающих воздушную подушку. ѕосле схода с рельсового полотна и начала полета над поверхностью воды элементы скольз€щего шасси, охватывающие путевые рельсовые балки, убираютс€ в корпус экраноплана, формиру€ необходимый профиль экрана.

¬ентил€торы экраноплана используютс€ также при посадке дл€ создани€ воздушной подушки в его посадочном шасси. ≈сли посадка осуществл€етс€ на воду, то сама посадка и начальное торможение осуществл€ютс€ на воздушной подушке, а затем экраноплан превращаетс€ в водоизмещающее судно. Ќа спокойной воде, в затоне мощности вентил€торов будет достаточно дл€ того, чтобы экраноплан вышел на режим зависани€, опира€сь на воздушную подушку. ¬ этом случае не представит особого труда вывести его на стартовую площадку и установить на направл€ющих рельсах дл€ последующего полета.

¬ проекте предусмотрен старт с поверхности воды в случае аварийной посадки. ƒл€ этого потребуютс€ дополнительные стартовые ускорители дл€ создани€ т€ги при взлете и резервы мощности или баллоны высокого давлени€ дл€ образовани€ воздушной подушки на участке разгона. –ассмотрены варианты конструкций многокорпусных экранопланов, при которых гарантировано предотвращение опрокидывани€ аппарата при аварийной посадке в случае волнени€ на море.

ќписанный проект экраноплана по всем критери€м прогрессивности представл€етс€ весьма перспективным и эффективным. “акой экраноплан использует достижени€ авиационного, морского и наземного транспорта, а также космической техники дл€ решени€ проблемы перевозок большого количества людей и грузов на большие рассто€ни€ с достаточной скоростью и высокой экономической эффективностью.

¬ездеходы-амфибии широко примен€ютс€ дл€ перевозки пассажиров и

грузов в новых необжитых районах на —евере. ќни выполнены либо в виде небольших судов (лодок) с колесами, либо в виде гусеничных машин, спо≠собных плавать и передвигатьс€ по болотам и слабым грунтам.

 омбинированные автомобильно-железнодорожные транспортные средства представлены очень большим числом опытных образцов и проектов. Ёто рельсовые автобусы и "гибридные" трейлеры на автомобильном и железнодорожном ходу, одинаково хорошо передвигающиес€ по шоссе и железнодорожным пут€м.

" јвтопланы ", или летающие автомобили, Ц комбинированное средство дл€ движени€ по дорогам и по воздуху. »х образцы созданы конструкторами-любител€ми. јвтомобиль превращаетс€ в самолет и обратно за 30 минут. ѕроцесс состоит в монтаже несущего крыла, хвостового оперень€ и воздушного винта.

»меютс€ проекты создани€ подводного судна-самолета, который мог бы в любой момент времени взлететь из воды и при необходимости снова уходить под воду после полета в воздухе.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-01-29; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1661 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќаука Ч это организованные знани€, мудрость Ч это организованна€ жизнь. © »ммануил  ант
==> читать все изречени€...

446 - | 389 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.044 с.