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

 

 

 

 


ѕрогноз развити€ транспорта




“рудно даже вообразить, сколько в насто€щее врем€ существует транспортных устройств, машин и механизмов. ¬ телевизионной программе "Ёто вы можете" были рассмотрены дес€тки вариантов колеса. ј сколько было болотоходов, снегоходов, вездеходов Ц колесных, гусеничных, на воздушной подушке, шагающих, прыгающих, ползающих и даже танцующих! » все это не игрушки, а реальные транспортные средства, задуманные дл€ совершени€ полезной работы и выполн€ющие эту работу. —оздано не меньше вариантов летательных аппаратов, надводных и подводных транспортных средств.

» все же каждую эпоху отличают наиболее характерные дл€ нее виды транспорта, на которые приходитс€ основна€ масса пассажирских и грузовых перевозок, определ€ющих транспортную политику государств.

 акие же виды транспорта следует внести в визитную карточку нашего времени? Ќа земле Ц это железнодорожный и автомобильный транспорт, в последнем главную роль выполн€ют автобусы и большегрузные автомобили; в воздухе Ц реактивные авиалайнеры, а также вертолеты и самолеты сельскохоз€йственной авиации; на воде Ц водоизмещающие пассажирские, грузовые и наливные суда с двигател€ми внутреннего сгорани€, а также корабли-атомоходы, суда на подводных крыль€х и воздушной подушке.

ќ подводном транспорте пока говорить не приходитс€, а вот подземный трубопроводный транспорт, предназначенный в первую очередь дл€ транспортировки жидкого и газообразного топлива, следует выделить.

Ёто наиболее характерные дл€ нашего времени виды транспорта. ќни мен€ютс€ нечасто (например, врем€ существовани€ водоизмещающих судов с двигател€ми внутреннего сгорани€ можно исчислить уже многими дес€тилети€ми), но все врем€ совершенствуютс€. ќднако непрерывно возрастающий темп научно-технического прогресса создает предпосылки дл€ по€влени€ новых видов транспорта в течение существенно меньших отрезков времени, чем это было в прошлом. ћожно предположить, что уже в ближайшие дес€тилети€ не только по€в€тс€, но и займут главенствующее положение такие виды транспорта, о которых мы сегодн€ еще только мечтаем.

ѕопробуем дать прогноз развити€ транспорта на ближайшие полстолети€, наметить его основные виды, которые будут характерны к середине XXI в. —реди наземного транспорта прочное место займут скоростные поезда на магнитной и воздушной подушке. Ўирокое применение в осваиваемых и труднопроходимых районах найдут аппараты на воздушной подушке. ¬ воздухе преобладающими станут крупные реактивные самолеты, в первую очередь аэробусы, большое распространение получат дирижабли.

¬ мор€х и океанах конкуренцию авиационному транспорту состав€т экранопланы, расписание и движение которых будут корректироватьс€ из космоса.

–анее уже достаточно подробно были рассмотрены факторы, позвол€ющие отнести перечисленные виды транспорта к перспективным. “еперь попробуем оценить перспективность судов на подводных крыль€х и воздушной подушке.

 ак уже указывалось, скорость и грузоподъемность Ц основные критерии прогрессивности. √рузоподъемность кораблей на подводных крыль€х определ€етс€ подъемной силой, создаваемой крыль€ми и возрастающей с увеличением площади крыльев в пр€молинейной зависимости и скорости движени€ Ц в квадратичной, то увеличивать ее целесообразно за счет повышени€ скорости движени€. —ледовательно, более крупные корабли на подводных крыль€х должны обладать и большей скоростью. ќднако дальнейшему росту скорости преп€тствует кавитаци€.

 авитацией называетс€ физическое €вление, св€занное с нарушением сплошности жидкости.  ак только давление становитс€ равным или несколько ниже давлени€ насыщенных паров жидкости (в нашем случае Ц воды), начинает выдел€тьс€ растворенный в ней воздух, и в воде образуютс€ паровоздушные пузырьки Ц сплошность жидкости нарушаетс€.

¬ соответствии с уравнением Ѕернулли давление и скорость жидкости св€заны обратной зависимостью. ѕри движении корабл€ наибольша€ скорость и, следовательно, наименьшее давление возникают сверху подводного крыла. –ост скорости может привести к образованию пузырьков пара в этой области. ѕродвига€сь к задней кромке крыла, пузырьки попадают в зону более высоких давлений, где произойдет их быстрое захлопывание. Ёто захлопывание имеет природу гидравлического удара и сопровождаетс€ резким повышением давлени€ и температуры, что вызывает сильное повреждение поверхности подводных крыльев. –ежим кавитации сопровождаетс€ сильной вибрацией.

 роме кавитации, на пути создани€ крупных кораблей на подводных крыль€х стоит энергетический барьер. ”величение размеров и массы корабл€ требует большей скорости, что приводит к резкому возрастанию мощности силовой установки, котора€ пропорциональна произведению массы корабл€ на его скорость. ¬ —Ўј в начале 60-х годов прогнозировались корабли на подводных крыль€х массой 1000 т. „тобы обеспечить им скорость 120 км/ч, потребуетс€ мощность энергетической установки от 45 до 60 тыс. к¬т.  орабль массой 3000 т дл€ достижени€ скорости 280 км/ч должен иметь мощность двигателей 300 тыс. к¬т. —ледовательно, создание суперкораблей на подводных крыль€х в будущем вр€д ли окажетс€ реальным.

“еперь посмотрим, как требовани€ к росту скорости и грузоподъемности реализуютс€ в судах на воздушной подушке. »збыточное давление под днищем такого судна составл€ет 3Ц5 кЌ/м2. ќно образует прогиб на водной поверхности глубиной 10 см на каждые 1 кЌ/м2. ¬ысота воздушной подушки определ€етс€ волнами на поверхности воды: она должна быть больше, чем высота гребн€ волны. ”величение воздушной подушки приводит к большим утечкам воздуха из ее полости, возрастанию потребной на ее создание мощности. ”течки воздуха происход€т по периметру. “ак как подъемна€ сила определ€етс€ произведением давлени€ в воздушной подушке на площадь днища, то оптимальна€ форма судна на воздушной подушке в плане круг, причем чем площадь круга больше, тем относительно меньше будет периметр: площадь растет пропорционально квадрату радиуса, а периметр Ц пропорционально первой степени его. —ледовательно, чем больше размеры судна, тем при заданной высоте парени€ будет больше его грузоподъемность и относительно меньше энергозатраты на создание воздушной подушки.

„тобы снизить утечки воздуха из воздушной подушки, примен€ют воздушные или вод€ные завесы, лабиринтные уплотнени€, "юбки" по всему периметру из эластичного материала, касающиес€ поверхности воды (или земли), жесткие ограждени€ по бортам Ц скеги. —кеги, утопленные ниже поверхности воды, хорошо удерживают воздушную подушку, однако корабль тер€ет качества амфибии, не может, например, выходить на пологий берег дл€ разгрузки.

—амый крупный пока в мире французский корабль на воздушной подушке "Ќавиплан-500" (рисунок 9.17), вмещающий 400 пассажиров и 45 легковых автомобилей, был пущен в эксплуатацию в середине 1977 г., и теперь до 50 % всех пассажирских перевозок через пролив Ћа-ћанш осуществл€етс€ с помощью кораблей на воздушной подушке. Ёнерговооруженность корабл€ "Ќавиплан-500" весьма высока и составл€ет 50,8 к¬т на 1 т массы.

 

 
 

–исунок 9.17 Ц  орабль на воздушной подушке "Ќавиплан-500"

 

— ростом размеров кораблей энерговооруженность снижаетс€ и, например, у 10 000-тонного судна может быть доведена до 25 к¬т/т. Ќо и в этом случае двигатели должны обладать огромной мощностью, а запасы топлива дл€ двадцатичасового рейса достигнут 30 % его полной массы. ѕоэтому такие суда в будущем можно будет строить только в случае использовани€ атомных источников энергии.

Ёкономическа€ эффективность кораблей на воздушной подушке скегового типа гораздо выше. Ќапример, 5000-тонное скеговое судно может конкурировать с водоизмещающими благодар€ существенно большей скорости движени€, достигающей 200 км/ч. ѕредставл€ют большой интерес разработки подводных средств дл€ транспортировки жидкого топлива, а также кораблей-катамаранов или многокорпусных судов.

Ѕезусловно, по€в€тс€ транспортные средства, обладающие совсем малыми скорост€ми, но поражающие воображение человека сегодн€шнего дн€ своими удивительными возможност€ми. “акими транспортными средствами будут оборудованы роботы, которые в будущем станут незаменимыми помощниками человека. Ќапример, уже сегодн€ обсуждаютс€ конструкции роботов, способных перемещатьс€ по вертикальной стене и даже потолку. «автра такие роботы станут привычными и очень полезными механизмами.

Ќеобычные транспортные средства будут созданы и дл€ освоени€ космического пространства. ¬ атмосфере ¬енеры, плотность которой в 60 раз превышает плотность земной атмосферы, эффективными будут аэростатические аппараты. «ависимость температуры атмосферы ¬енеры от высоты можно использовать дл€ вертикального перемещени€ аэростатического аппарата, так как объем его и окружающа€ температура, а следовательно, и величина подъемной силы (закон јрхимеда действует и на ¬енере) могут быть в упоминаемой конструкции взаимоув€заны.

“рудно представить, что через какие-нибудь полстолети€ начнутс€ работы по строительству космического лифта, использующего центробежные силы «емли дл€ доставки грузов на орбиту. Ќо нет сомнени€, что в это врем€ человечество приблизитс€ к решению подобных грандиозных проектов.

 онечно, эти новые виды транспорта не замен€т полностью существующий железнодорожный и автомобильный транспорт, водоизмещающие суда, вертолеты или мотоциклы. ќни их дополн€т, вз€в на себ€ те перевозки, которые смогут выполн€ть более эффективно. Ќо и существующие виды транспорта не останутс€ на современном уровне, а будут модернизированы.

Ќаучно-технический прогресс всеобъемлющ, и те успехи, которые будут достигнуты в космосе, в области радиоэлектроники, вычислительной техники, материаловедени€ и др., найдут применение в разрабатываемых транспортных системах. ƒл€ этого необходимо содружество специалистов разных направлений из различных стран. ¬ этом случае никто не останетс€ в проигрыше Ц когда дел€тс€ иде€ми, обогащаютс€ все участники. ќтсюда следует необходимость в международном сотрудничестве по проблемам транспорта, ибо транспорт важен дл€ всех.

¬оздушна€ подушка, на которую опираетс€ скоростной бесколесный поезд, благодар€ монорельсовому полотну может быть существенно меньше, чем воздушна€ подушка кораблей и автомобилей: при гладкой поверхности рельсового полотна, которую нетрудно получить в заводских услови€х, толщина ее измер€етс€ в миллиметрах. ¬оздушна€ подушка в таком поезде выполн€ет роль смазки между опорной поверхностью поезда Ц скольз€щим шасси и поверхностью монорельса. ƒл€ создани€ тонкой воздушной подушки Ц воздушной смазки Ц требуетс€ существенно меньша€ мощность. ¬ысвободившуюс€ мощность можно направить на увеличение скорости движени€.

≈сли снабдить поезд крыль€ми, то по мере увеличени€ скорости движени€ они будут создавать все большую и большую подъемную силу, уменьша€ тем самым воздействие поезда на воздушную подушку. Ќо чем меньше масса поезда, тем меньша€ мощность требуетс€ дл€ создани€ воздушной подушки. ¬ результате получаетс€ удачна€ с энергетической, а следовательно, и с экономической точки зрени€ система. ѕри малых скорост€х крыло работает неэффективно, и мощность расходуетс€ на создание воздушной подушки. ѕо мере увеличени€ скорости растет сопротивление движению, однако эффективнее начинают работать крыль€, увеличива€ создаваемую ими аэродинамическую подъемную силу, воздействие веса поезда на воздушную подушку снижаетс€. ¬ысвобождаема€ мощность направл€етс€ на преодоление сопротивлений и увеличение скорости движени€.

“аким образом, с увеличением скорости до определенного предела, обусловленного возрастанием лобового сопротивлени€, экономичность крылатого поезда на воздушной подушке не только не ухудшаетс€, а, напротив, улучшаетс€. ѕри скорост€х свыше 400 км/ч воздушную подушку можно создавать без помощи вентил€торов, использу€ динамический напор набегающего потока воздуха и близость расположени€ опорных поверхностей поезда и рельсового полотна Ц эффект экрана. Ёто обсто€тельство еще больше увеличивает возможности крылатых поездов с точки зрени€ повышени€ их экономичности при высоких скорост€х.

 рылатый поезд на воздушной подушке должен быть не похожим на привычные железнодорожные составы. ¬о-первых, от составов придетс€ отказатьс€, так как при скорост€х, превышающих 400 км/ч, работа сцепки становитс€ трудноразрешимой проблемой. ѕоезд на воздушной подушке должен быть похож на фюзел€ж крупного пассажирского самолета, однако крыль€ его будут отличатьс€ от крыльев самолета: так как поезд движетс€ над землей, самолетный размах крыльев неприемлем, они должны быть выт€нутыми вдоль корпуса поезда или, дл€ улучшени€ аэродинамических характеристик, расположены на крыше.

ќтсутствие колес позвол€ет отказатьс€ от двух рельсов и заменить их одним Ц монорельсом, имеющим достаточную опорную поверхность. ≈сли нет колес, не будет и динамических воздействий колеса на рельс. ѕоэтому монорельс можно изготавливать не из дорогого и дефицитного металла, а из бетона. ќтсутствие колес снимает те ограничени€ по скорости, которые присущи современным железнодорожным поездам. ¬ысокие скорости поездов на воздушной подушке потребуют изолировани€ этого вида транспорта от других транспортных средств и пешеходов. — этой целью монорельс целесообразно проложить по эстакаде в нескольких метрах над землей. ¬ынос монорельса на эстакаду целесообразен не только из соображений безопасности, но также и с экономической точки зрени€, особенно если дорогу придетс€ прокладывать в труднодоступных районах. ¬ заболоченных местах, в районах вечной мерзлоты и в р€де других случаев предпочтительной оказываетс€ прокладка по эстакаде даже автомобильной дороги.

 рылатые монорельсовые поезда на воздушной подушке могут использовать турбовинтовые реактивные двигатели, которые обладают хорошими экономическими показател€ми в диапазоне скоростей 450Ц600 км/ч. ≈ще лучше, если вместо них применить двухконтурные турбовентил€торные двигатели: по своим характеристикам они соответствуют турбовинтовым, но создают значительно меньше шума.

–еактивный двигатель может создать дополнительную подъемную силу, если газы, вырывающиес€ из его сопла, направить в желоб. —огласно уравнению Ѕернулли, скорость газа и его давление св€заны обратной зависимостью: чем больше скорость, тем меньше давление. «а счет разности скоростей струи реактивного двигател€, протекающей по желобу, и окружающего желоб воздуха возникает перепад давлени€. Ётот перепад давлени€ создаст добавочную подъемную силу, котора€ будет наибольшей на сто€нке и станет убывать с увеличением скорости поезда. ѕри ускорении разность между скоростью реактивной струи и скоростью набегающего потока воздуха будет уменьшатьс€.

“ак как скольз€щее шасси поезда расположено близко к поверхности монорельса, в поездах на воздушной подушке эффективно применение линейного асинхронного двигател€. „то же представл€ет собой линейный асинхронный двигатель? ≈сли обмотку статора асинхронного электромотора развернуть вдоль монорельса, а ротор разместить на поезде и пустить электрический ток, то между ротором и статором возникнет магнитное поле, которое заставит поезд двигатьс€ вдоль монорельса. ћалый зазор между плоскост€ми поезда и монорельса гарантирует небольшие потери энергии. Ћинейные асинхронные двигатели бесшумны, не загр€зн€ют окружающей среды. ќднако на пути их широкого использовани€ стоит проблема экономичности при высоких скорост€х движени€ поезда.

ѕроизведем оценку крылатого поезда на воздушной подушке, двигающегос€ по монорельсу, вынесенному на эстакаду, по критери€м прогрессивности.

ѕо скорости крылатые монорельсовые поезда на воздушной подушке превосход€т все виды транспорта, уступа€ лишь авиации. ќднако, несмотр€ на то, что скорость поездов ниже скорости пассажирских самолетов, на рассто€нии 3000Ц3500 километров пассажир поезда проводит в пути меньше времени, чем авиапассажир. Ёто объ€сн€етс€ тем, что авиапассажирам приходитс€ тратить много времени на поездку от центра города до аэропорта, причем с развитием авиации это врем€ увеличиваетс€.

 акова тенденци€ развити€ авиации? „ем больше самолет, тем он экономичнее. Ќо большие самолеты требуют больших аэродромов, которые приходитс€ выносить далеко за черту города. ƒовольно часто полет отнимает меньше времени, чем поездка из города в аэропорт и из аэропорта в город. ѕоезда же на воздушной подушке могут проходить через центр города. —ледовательно, в отношении скорости доставки пассажиров и грузов крылатые монорельсовые поезда на воздушной подушке выгодно отличаютс€ от других видов транспорта.

ѕроблема безопасности на транспорте Ц одна из наиболее острых в современном мире.  аждый год в мире происходит около 55 миллионов автомобильных аварий. ѕрактически каждый дев€тый водитель в течение своей жизни бывает ранен или погибает в автомобильной катастрофе. —мертность в результате автомобильных аварий стоит по статистике на третьем месте после смертности от болезней системы кровообращени€ и раковых заболеваний.

 рылатый поезд на воздушной подушке €вл€етс€ более скоростным видом транспорта, чем автомобильный, и поэтому, разрабатыва€ его, надо было с самого начала продумать весь комплекс меропри€тий, который обеспечил бы безопасность его эксплуатации.

Ѕезопасность эксплуатации поезда на воздушной подушке обусловлена в первую очередь следующими двум€ факторами: отсутствием механического контакта поезда с поверхностью движени€, с одной стороны, и неразрывной св€зью поезда с монорельсом, проложенным по эстакаде, с другой. ќтсутствие механического контакта обеспечиваетс€ воздушной подушкой, непосредственна€ св€зь поезда с монорельсом Ц конструкцией скольз€щего шасси поезда и монорельса. ћожно предложить р€д конструктивных решений сочленени€ скольз€щего шасси и монорельса. ¬ыбор конструкции зависит от многих условий, и в первую очередь от того, будет ли аэродинамическа€ подъемна€ сила поезда при расчетной скорости превышать вес поезда или нет.

≈сли вес поезда больше аэродинамической подъемной силы, то можно предложить скольз€щее шасси, сверху и с двух сторон охватывающее монорельс. ¬ щель между плоскост€ми скольз€щего шасси и монорельса непрерывно поступает под давлением от вентил€торов сжатый воздух. “ака€ конструкци€ не позволит поезду сойти с рельса. ≈сли же возникнет усилие в поперечном направлении, например, от порыва ветра, то это приведет к уменьшению зазора между соответствующими боковыми плоскост€ми скольз€щего шасси и монорельса, увеличению давлени€ воздуха в этом зазоре, а в итоге Ц к возникновению противодействующей силы. јналогично такое сочленение будет действовать при движении поезда по закруглению. —ледовательно, в этих случа€х система скольз€щее шасси Ц монорельс будет вести себ€ как саморегулирующа€с€.

ѕринцип саморегулирующейс€ системы используетс€ и дл€ того, чтобы обеспечить устойчивое движение поезда на воздушной подушке относительно монорельса. ¬опросы устойчивости имеют важное значение и дл€ безопасности движени€, и дл€ экономичной работы силовой установки, и дл€ создани€ комфортных условий дл€ пассажиров.

ѕоезд относительно монорельса находитс€ во взвешенном состо€нии. ќдновременно на него действуют сила т€жести, аэродинамическа€ подъемна€ сила и силы сопротивлени€, которые в процессе движени€ не остаютс€ посто€нными. ћасса поезда уменьшаетс€, так как расходуетс€ топливо, следовательно, уменьшаетс€ сила т€жести. јэродинамическа€ подъемна€ сила и сила сопротивлени€ завис€т от скорости движени€, плотности окружающего воздуха, порывов ветра, а также от р€да других факторов.  олебани€ сил сопротивлени€ уравновешиваютс€ т€говым усилием силовой установки. ј колебани€ аэродинамической подъемной силы и силы т€жести компенсируютс€ воздушной подушкой, т. е. воздушна€ подушка выполн€ет роль амортизатора. ≈сли аэродинамическа€ подъемна€ сила будет равна весу поезда, то система может оказатьс€ неустойчивой. ѕоэтому надо, чтобы эти силы не были равны.

ѕри втором варианте, когда вес поезда меньше аэродинамической подъемной силы, на монорельс и эстакаду будет действовать сила, направленна€ вверх. ¬ этом случае мен€етс€ конструкци€ сочленени€ скольз€щего шасси поезда и монорельса.

—в€зь поезда с монорельсом в существенной мере вли€ет на безопасность его эксплуатации. Ќа всем пути поезд не отрываетс€ от монорельса, он не взлетает и не садитс€, как самолет, а ведь до 80 % всех авиационных катастроф происходит при взлете и посадке.

—толкновение поездов с другими транспортными средствами или пешеходами, как уже упоминалось выше, исключаетс€ вследствие того, что монорельс размещаетс€ на эстакаде и подн€т над землей. — помощью эстакады решаютс€ также вопросы транспортных разв€зок, что особенно важно дл€ густонаселенных районов. –азработаны стрелочные переводы дл€ бесколесных поездов.

“орможение поездов можно осуществить несколькими способами. ¬о-первых, с помощью реверса т€ги, когда направление вектора силы т€ги двигател€ мен€етс€ на противоположное (в реактивных двигател€х измен€етс€ направление истекающей струи, у турбовинтовых двигателей измен€етс€ положение лопастей винта); во-вторых, за счет сопротивлени€ выдвигаемых поверхностей (в самолетах, например, дл€ этой цели используют закрылки, выбрасываетс€ тормозной парашют); в-третьих, посредством тормозных колодок благодар€ малому зазору между скольз€щим шасси поезда и монорельсом. ƒл€ улучшени€ эксплуатационных качеств эти колодки могут иметь специальные покрыти€.

«асорени€ поверхности монорельса песком, щебнем и другими предметами легко избежать за счет соответствующей формы монорельса, например, если его верхние опорные поверхности выполнить наклонными, что будет способствовать также стоку воды и уменьшению благодар€ этому образовани€ льда в зимнее врем€. ƒл€ борьбы с обледенением можно использовать и высокую температуру выхлопных газов реактивных двигателей, а также другие средства.

–ельсовый транспорт обладает самым высоким грузооборотом. ∆елезнодорожный транспорт нашей страны занимает ведущее положение по количеству перевозимых грузов и пассажиров. Ѕольшой грузоподъемностью отличаютс€ и крылатые монорельсовые поезда на воздушной подушке. ѕравда, состав железнодорожного транспорта более грузоподъЄмен, чем поезд на воздушной подушке, однако бесколесные поезда обладают гораздо большей скоростью, от которой существенно зависит грузооборот. ”величению грузооборота рельсового транспорта в значительной мере способствуют системы автоматики, которые позвол€ют резко повысить пропускную способность дороги, сокраща€ интервалы между поездами и в то же врем€ гарантиру€ безопасность движени€. Ќапомним, что переход к автоматическому регулированию движени€ на метрополитене позволил сократить интервалы между поездами до 32 секунд.

¬недрение автоматики в транспортные системы крылатых монорельсовых поездов на воздушной подушке позволит решить задачи выбора оптимальных скорости движени€ бесколесных поездов и интервала между поездами, управлени€ работой агрегатов поезда и контрол€ за ней, а также состо€ни€ трассы (монорельса, эстакады, опор), включени€ экстренного торможени€ в случае аварийной ситуации и т. п.  роме того, поезда на воздушной подушке не завис€т от капризов погоды, что тоже благопри€тно отражаетс€ на грузообороте.

ѕредполагаетс€ использовать поезда на воздушной подушке главным образом как пассажирский транспорт. ќднако в отдельных случа€х они будут перевозить срочные негабаритные грузы, т. е. выполн€ть те же функции, которые в насто€щее врем€ выполн€ет авиаци€.

¬ целом по критерию грузооборота крылатые монорельсовые поезда на воздушной подушке, способные на высокой скорости вне зависимости от погоды перевозить большое количество пассажиров и относительно легких грузов, вполне отвечают требовани€м, предъ€вл€емым к новому виду транспорта, име€ показатели лучшие, чем, например, авиационный транспорт.

ѕрогрессивность скоростных бесколесных поездов на воздушной подушке, как и любого другого вида транспорта, должна быть оценена и с точки зрени€ экономики. Ёкономичность можно оценить, например, сроком окупаемости выбранного участка дороги с заданным объемом перевозок. ћы не будем рассматривать весь спектр вопросов, который св€зан с экономикой крылатых монорельсовых поездов на воздушной подушке, а остановимс€ лишь на некоторых факторах.

Ёкономичность любого вида транспорта существенно определ€етс€ его энергетическими затратами. ¬ бесколесных поездах энерги€ расходуетс€ на создание т€гового усили€ и на поддержание поезда во взвешенном состо€нии над поверхностью монорельса, в данном случае на создание воздушной подушки.

Ёнергозатраты первого вида завис€т от сопротивлени€ движению и увеличиваютс€ пропорционально квадрату роста скорости. «атраты этой энергии будут максимальными на режимах наибольшей скорости. “ак как скорость монорельсовых поездов на воздушной подушке достигает 500 км/ч и более, то потребление энергии на преодоление сопротивлений при этих скорост€х настолько велико, что дополнительное расходование энергии на создание воздушной подушки ставит под сомнение их экономическую целесообразность. »менно этот аргумент выдвигали противники поезда на воздушной подушке в 1960 г. ќни не учитывали или не хотели учитывать эффект экрана и отвергали идею использовани€ подъемной силы крыльев дл€ снижени€ потребной мощности за счет разгрузки воздушной подушки. Ѕолее того, они утверждали, что крыль€ только создают дополнительное сопротивление и увеличивают вес.

 рыло действительно неэффективно при малых скорост€х. ¬ этом случае, дл€ того чтобы получить достаточную подъемную силу, необходимы крыль€ больших размеров, а большие крыль€ увеличивают силу сопротивлени€ и вес. ќднако подъемна€ сила крыла возрастает пропорционально квадрату роста скорости. ѕоэтому отличительной особенностью крылатых поездов на воздушной подушке €вл€етс€ улучшение его экономичности при высоких скорост€х. Ѕолее того, при высоких скорост€х воздушную подушку можно создавать за счет динамического напора набегающего воздуха, что улучшит экономические показатели поезда на воздушной подушке.

јвтомобильный и железнодорожный транспорт требует дорог, стоимость которых весьма высока. Ёто объ€сн€етс€ большими динамическими воздействи€ми колес автомобилей на дорогу или т€желовесных составов на рельсы. Ќа стоимость дороги оказывают существенное вли€ние услови€, в которых она прокладываетс€. ќчень высока стоимость мостов, котора€ в первую очередь определ€етс€ воспринимаемыми нагрузками и от которых зависит долговечность дорожных сооружений.

ћонорельсова€ эстакадна€ дорога дл€ крылатых бесколесных поездов на воздушной подушке выгодно отличаетс€ от автомобильных и тем более железных дорог. ќна не нуждаетс€ в непрерывном ложе, так как эстакада раз-мещаетс€ на опорах, отсто€щих на значительном рассто€нии друг от друга. —екции эстакады и монорельс могут быть изготовлены в заводских услови€х, а на месте лишь монтироватьс€. »з-за отсутстви€ динамических ударных нагрузок колеса на рельс монорельс и эстакаду можно изготавливать из относительно дешевого и доступного бетона. ¬следствие аэродинамической разгрузки крылатого поезда монорельс в основном используетс€ как направл€юща€. ѕоэтому запас прочности здесь может быть существенно меньшим, чем, например, при строительстве железных дорог, к тому же ширина монорельса и эстакады определ€етс€ габаритами скольз€щего шасси поезда. ¬ результате все сооружение получаетс€ достаточно легким. Ёто существенно облегчает установку опор, монтаж эстакады и монорельса, особенно возведение мостовых переходов, и снижает их стоимость. ¬ результате приведенна€ к одному километру стоимость эстакадной монорельсовой дороги дл€ крылатых поездов на воздушной подушке оказываетс€ значительно меньшей, чем автомобильной и железной дороги.

ќсобенности поезда на воздушной подушке позвол€ют создать очень легкую, надежную и экономичную конструкцию. ¬ самом деле, поезд освобожден от ударных нагрузок, обычно создаваемых колесной группой. ≈сли в качестве двигател€ он использует линейный асинхронный двигатель, то энерги€ дл€ его питани€ будет передаватьс€ по контактному проводу, и запасатьс€ топливом на весь путь не понадобитс€; если же он будет снабжен автономным, например реактивным, двигателем, дозаправка топливом на промежуточной станции не представл€ет проблемы. «начит, топливные баки не будут занимать много места. Ќе будет занимать полезный объем и обычно громоздкое колесное шасси. ѕоезд может иметь легкие колеса, предназначенные дл€ его транспортировки на ремонтные и регламентные работы, но они занимают мало места и при движении убираютс€ аналогично авиационным. ¬сЄ это делает конструкцию поезда весьма экономичной.

 рылатые поезда на воздушной подушке, лет€щие вдоль монорельса по эстакаде, имеют высокий критерий экономичности. Ёто определ€етс€ следующими основными факторами: малой толщиной воздушной подушки, высокой скоростью движени€, аэродинамической разгрузкой воздушной подушки и монорельса, отсутствием ударных динамических нагрузок, облегченностью конструкции поезда и дорожных сооружений.

 ритерий комфортности крылатых монорельсовых поездов на воздушной подушке лучше, чем самых современных видов транспорта.  омфорт крылатых поездов обеспечиваетс€ высокой скоростью, возможностью доставл€ть пассажиров непосредственно в город, независимостью поездов от капризов погоды, гарантированной безопасностью движени€.

 рылатые монорельсовые поезда способны эффективно решать и проблему проходимости. „ерез самые непроходимые болота, в районах вечной мерзлоты может быть проложена эстакада, в необходимых случа€х с опорами на свайном основании. –асчеты показывают, что 12-метровые сваи, которые используютс€ при строительстве многоэтажных зданий в краю сплошных болот, вполне дл€ этого пригодны. ѕо эстакаде нетрудно проложить и другие коммуникации. ”читыва€ скорость, грузооборот и экономичность крылатых поездов на воздушной подушке, можно определенно сказать, что дл€ освоени€ отдаленных и труднодоступных районов, например северных, этот вид транспорта не имеет равных.  роме того, движущиес€ по проложенной втундре эстакаде поезда гораздо меньше разрушают почву чем, скажем, трактор или автомобиль. ѕо каждому из рассмотренных критериев прогрессивности крылатый монорельсовый поезд на воздушной подушке имеет более высокие показатели, чем соответствующие существующие транспортные средства.

¬ насто€щее врем€ в разных странах уже созданы и продолжают разрабатыватьс€ различные варианты поездов на воздушной подушке.

ќграничивать скорости движени€ поездов на воздушной подушке будет, с одной стороны, сила сопротивлени€, котора€ пропорциональна квадрату скорости, а с другой Ц наличие остановок. Ќа коротких участках или на участках большой прот€женности, но с большим количеством остановок поезд не будет успевать разгон€тьс€ до высоких скоростей

ƒл€ сохранени€ посто€нной аэродинамической разгрузки необходимо при изменении скорости измен€ть площадь крыльев.  роме того, при разных скорост€х измен€етс€ подъемна€ сила, создаваема€ воздушной подушкой.

— ростом скорости происходит вытеснение воздушной подушки встречным потоком воздуха. ¬ результате толщина воздушной подушки и создаваема€ ею подъемна€ сила уменьшаютс€. ¬месте с тем за счет скоростного напора создаетс€ дополнительна€ аэродинамическа€ подъемна€ сила, котора€ при высоких скорост€х становитс€ преобладающей и может полностью заменить воздушную подушку. ¬оздействие обоих этих факторов дл€ каждого варианта поезда требует специальных исследований, и их необходимо учитывать при разработке скоростных поездов на воздушной подушке.

—ледовательно, наиболее слабым критерием прогрессивности поездов на воздушной подушке €вл€етс€ критерий экологического воздействи€.

 осмические летающие аппараты на прот€жении жизни одного поколени€ превратились из фантастических в реальные, чему способствовали, прежде всего, научные труды  . Ё. ÷иолковского. «апуск на околоземную орбиту 4.10.1957 года первого в мире советского искусственного спутника «емли и полет в космос 12.04.1961 года первого человека Ц ё. ј. √агарина возвестили о рождении эры космонавтики. «а истекшие годы на разные орбиты «емли выведены в  осмос многие тыс€чи околоземных спутников и межпланетных аппаратов.

ќсобое значение имеет создание пилотируемых и автоматически управл€емых кораблей, €вл€ющихс€ транспортными средствами дл€ перемещени€ исследователей (людей) и соответствующих грузов на околоземные орбиты и обратно на научные станции типа "—оюз" и "ћир".

¬ыдающимс€ достижением следует признать полет трех астронавтов —Ўј (июль 1969 г.) к Ћуне и высадку двух из них на еЄ поверхность с последующим возвращением всех на «емлю.

¬се упом€нутые корабли €вл€ютс€ одноразовыми, состо€щими из ракетоносител€, сгорающего в атмосфере, и возвращаемого модул€ дл€ доставки людей и грузов на «емлю.

Ќа прот€жении многих лет —Ўј создавали космический аппарат многоразового действи€. ѕервый прототип такого аппарата "Ўатл" напоминал собой широкофюзел€жный самолет весом 68 т. Ёто аэрокосмический самолет, который взлетает под т€гой ракеты общей массой более 2000 т, а приземл€етс€ как самолет, но с очень большой посадочной скоростью (более 380 км/ч).

¬ ———– первый орбитальный корабль "Ѕуран" был запущен на околоземную орбиту 15 но€бр€ 1988 года с помощью ракеты-носител€ "Ёнерги€" мощностью 170 млн л. с. —амолет типа "Ѕуран" может использоватьс€ дл€ вывода на околоземную орбиту спутников и доставки на орбитальные станции необходимых грузов и исследователей, а также дл€ перевозки пассажиров с гиперзвуковыми скорост€ми. ¬ будущем вместимость таких самолетов будет 300Ц500 пассажиров, а скорость полета Ц до 12 ћ ( 1 ћ равен скорости звука в воздухе Ц 334 м/с, или 1188 км/ч), хот€ это лежит пока за пределами возможностей современных авиадвигателей. ¬озможно, что гиперзвуковые самолеты будут иметь разные двигатели дл€ различных режимов полета или какие-то новые, сочетающие в себе все необходимые качества. ¬ ожидании таких двигателей изучаетс€ возможность создани€ машины дл€ полетов со скорост€ми 25 ћ. —амолет-ракета на 70Ц110 пассажиров в полете на высоте 60 км должен развивать крейсерскую скорость 28800 км/ч, что позволит достигать любой точки земного шара не более чем за 30 минут.

ѕри современных стремительных темпах научно-технического прогресса реализаци€ таких проектов станет возможной не в столь отдаленной перспективе.

 

 

 
 
–исунок 9.4 Ц ћоно- рельсова€ дорога

 


—ѕ»—ќ  Ћ»“≈–ј“”–џ

 

1 јксенов ». я. ≈дина€ транспортна€ система. Ц ћ.: ¬ысш. школа, 1991. Ц 383 с.

2 јксенов ј. . √ражданска€ авиаци€ ———–. Ц ћ.: "«нание", 1973. Ц 64 с.

3 јвтоматизаци€ управлени€ безопасностью полетов / ј. ћ. √омулин, √. ¬. √ромов, ј. —.  острицкий и др. Ц ћ.: “ранспорт, 1989. Ц 116 с.

4 јэропорты и воздушные трассы: ”чебник дл€ вузов гражданской авиации / ¬. ». Ѕлохин, ». ј. Ѕелинский, ». ¬. ÷иприанович, √. Ќ. √елетуха 2-е изд., перераб. и доп. Ц ћ.: “ранспорт, 1984. Ц 160 с.

5 јвтомобильные дороги / ѕод ред. ¬. ‘. Ѕабкова Ц ћ.: “ранспорт,1983. Ц 280 с.

6 Ѕабков ¬. ‘. ѕути сообщени€:  онспект лекций. Ц ћ.: ћјƒ», 1993. Ц 224 с.

7 ¬анчукевич ¬. ‘., —едюкевич ¬. Ќ., ’олупов ¬.—. јвтомобильные перевозки. Ц ћн.: ƒизайн ѕ–ќ, 1999. Ц 224 с.

8 ¬заимодействие различных видов транспорта: (примеры и задачи) / Ќ. ¬. ѕравдин, ¬. я. Ќегрей, ¬. ј. ѕодкопаев; ѕод ред. Ќ. ¬. ѕравдина Ц ћ.: “ранспорт, 1989. Ц 207 с.

9 √риневич √. ѕ.  омплексна€ механизаци€ и автоматизаци€ погрузочно-разгрузочных работ на железнодорожном транспорте: ”чебник дл€ вузов ж.-д. трансп. 4-е изд., перераб. и доп. Ц ћ.: “ранспорт, 1981. Ц 343 с.

10 √рузоподъемные машины: ”чебник дл€ вузов по специальности "ѕодъемно-транспортные машины и оборудование"/ ћ. ѕ. јлександров, Ћ. Ќ.  олобов, Ќ. ј. Ћобов и др. Ц ћ.: ћашиностроение, 1986 Ц 400 с.

11 ≈дина€ транспортна€ система/ ѕод ред. ¬. √. √алабурды Ц ћ.: “ранспорт, 1996. Ц 295 с.

12 ≈фремов ».—.,  обозев ¬.ћ., ёдин ¬.ј. “еори€ городских пассажирских перевозок: ”чеб. пособие дл€ вузов. Ц ћ.: ¬ысш. школа, 1980. Ц 535 с.

13 ∆елезные дороги. ќбщий курс / ѕод ред. ћ. ћ. ”здина Цћ.: “ранспорт, 1991. Ц 295 с.

14 «ахаров ¬.Ќ., «ачесов ¬.ѕ., ћалышкин ј.√. ќрганизаци€ работы речного флота: ”чеб. дл€ вузов.Ц ћ.: “ранспорт, 1994. Ц 287 с.

15 «ахаров ¬. ј., –едько Ћ. ј. »стори€ автотранспорта:  онспект лекций. Ц √омель: Ѕел√”“, 1995. Ц 77 с.

16 «елькин √. √. Ћетающие экспрессы. Ц ћн.: ¬ыш. шк., 1984. Ц 156 с.

17 »нструкци€ по сигнализации на Ѕелорусской железной дороге. Ц ћ.: “ранспорт, 1994. Ц 129 с.

18 »нструкци€ по движению поездов и маневровой работе на Ѕелорусской железной дороге. Ц ћ.: “ранспорт, 1994. Ц 289 с.

19  аменский ¬. Ѕ., √орев Ћ. ƒ. —правочник дорожного мастера и бригадира пути. Ц ћ.: “ранспорт, 1985. Ц 488 с.

20  раткий автомобильный справочник / ј. Ќ. ѕонизовкин, ё. ћ. ¬ласко, ћ. Ѕ. Ћ€ликов и др. Ц ћ.: јќ "“ранскосалтинг", Ќ»»ј“, 1994. Ц 779 с.

21 ќрганизаци€ движени€ поездов: ¬ 2 ч. / ѕод общ. ред. ». . “ихомирова Ц ћн.: ¬ыш. школа, 1979. Ц „. 1. 224 с.; „. 2. 192 с.

22 ќрганизаци€ и планирование грузовых автомобильных перевозок / ѕод ред. Ћ. ј. јлександрова Ц ћ.: ¬ысш. школа, 1977. Ц 335 с.

23 ќрганизаци€ работы флота и портов / ѕод ред. ј. ѕ. »рхина. Ц ћ.: “ранспорт, 1966. Ц 528 с.

24 ќсновы взаимодействи€ железных дорог с другими видами транспорта / ѕод ред. ¬. ¬. ѕовороженко. Ц ћ.: “ранспорт, 1986. Ц 215 с.

25 ѕассажирские автомобильные перевозки / ѕод ред. Ќ. Ѕ. ќстровского. Ц ћ.: “ранспорт, 1986. Ц 220 с.

26 ѕравила технической эксплуатации Ѕелорусской железной дороги. Ц ћ.: “ранспорт, 1994. Ц 161 с.

27 ѕроблемы развити€ транспорта ———–. ≈дина€ транспортна€ сеть: / ѕод ред. —. —. ”шакова,  . ё. —калова, ¬. Ћ. —таниславюка. Ц ћ.: “ранспорт, 1981. Ц 253 с.

28 ѕустовалов Ѕ. ». ќт "–уссо-Ѕалта" до  амј«а. Ц ћн.: ¬ыш. шк., 1984. Ц 94 с.

29 —ыцко ѕ. ј., Ўульженко ѕ. ј., ярошевич ¬. ѕ. ќбщий курс железных дорог:  онспект лекций. Ц √омель: Ѕел»»∆“, 1990. Ц 65 с.

30 —отников ≈. ј. ∆елезные дороги мира из XIX в XXI век.Ц ћ.: “ранспорт, 1993. Ц 200 с.

31 —правочник необходимых знаний. Ц ћ.: –»ѕќЋ  Ћј——» , 2000. Ц 768 с.

32 “ранспорт —траны —оветов: »тоги за 70 лет и перспективы развити€ / ». ¬. Ѕелов, ¬. ј. ѕерсианов, Ѕ. ј. ¬олков и др.; ѕод ред. ». ¬. Ѕелова. Ц ћ.: “ранспорт, 1987. Ц 311 с.

33 ’иврич ». √. и др. јвтоматизированное вождение воздушных судов. Ц ћ.: “ранспорт, 1985. Ц 328 с.

34 ÷аренко ј. ѕ. ѕоезд отправл€етс€ в путь. 3-е изд., перераб. и доп. Ц ћ.: “ранспорт, 1987. Ц 254 с.

35 „ароцка€ Ћ. ѕ. ∆елезна€ дорога от ј до я. Ц ћ.: “ранспорт, 1990.Ц 208 с.

36 Ўашков «. ј. ¬нутренний водный транспорт ———–. ќбщий курс. Ц ћ.: “ранспорт, 1978. Ц 295 с.

 

 

”чебное издание

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-01-29; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2188 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—ложнее всего начать действовать, все остальное зависит только от упорства. © јмели€ Ёрхарт
==> читать все изречени€...

473 - | 400 -


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

√ен: 0.099 с.