Критерии прогрессивности видов транспорта

Е

динственный способ расширить границы познаваемого пространственного мира – воздействовать на четвертое измерение – время путемувеличения скорости перемещения.

Во все времена человеческая мысль неустанно работала над повышением этой скорости, используя все достижения науки и техники. Величина достигнутой скорости свидетельствует о научно-техническом уровне, на котором находятся не только транспортные средства, но и человеческое общество в целом. По значению предельной скорости можно судить о времени, когда она была достигнута.

Достаточно назвать предельную скорость 30–35 км/ч, и мы понимаем, что речь идет об эпохе колесниц и конных экипажей.

Предельная скорость 150 км/ч относит нас к началу ХХ века, когда в воздух поднялись первые самолеты. Переход через звуковой барьер, связанный с появлением реактивной авиации, знаменует начало второй половины ХХ века.

Первая космическая скорость (7,91 км/с у поверхности Земли) дает точную дату – 4 октября 1957 года, когда первый искусственный спутник Земли своими сигналами возвестил миру о начале космической эры.

За первой космической скоростью последовала вторая, равная 11,2 км/с. Эта скорость достаточна для преодоления земного тяготения: достигнув ее, тело по параболической траектории покидает окрестности Земли и уходит на околосолнечную орбиту.

Предельная скорость аппарата, созданного человеком, – третья космическая, равная 16,66 км/с. Достигнув ее, космическая ракета вышла за пределы солнечной системы, преодолев поле тяготения Земли, а затем и Солнца.

В перспективе – четвертая космическая скорость, достигнув которую космическое тело покинет пределы нашей Галактики.

Однако не всегда высокая транспортная скорость делает далекое близким. Иногда до объекта "рукой подать", а добраться к нему невозможно: транспортное средство не обладает нужной проходимостью. Кончается автострада, и быстроходный автомобиль становится беспомощнее телеги. Но в некоторых случаях и телега пройти не может, и тогда незаменимым оказывается вертолет, однако по причине его сравнительной неэкономичности им пользуются в исключительных случаях.

Таким образом, критериями любого транспортного средства являются не только его скорость и проходимость, но иэкономичность.

Другими критериями прогрессивности, по которым следует оценивать разрабатываемые транспортные средства, являются безопасность, надежность, проходимость, грузоподъемность, комфортность, экологическое воздействие.

Воздействие транспорта на окружающую среду в настоящее время играет очень важную роль и всякий раз должно подвергаться строгой проверке. В дальнейшем значение этого фактора будет еще более возрастать.

К настоящему времени разработано и реализовано в виде постоянных или опытно-эксплуатационных установок несколько новых видов транспортных средств и значительно больше существуют в виде проектов, патентов или просто идеи.

Большинство так называемых новых видов транспорта предложены много лет назад, но не получили применения и сейчас возрождаются на современной технической основе.

К категории новых видов транспорта условно относят дирижабли, монорельсовые дороги, суда и аппараты на воздушной подушке и магнитной подвеске, инерционный транспорт, оригинальные системы трубопроводного транспорта, движущиеся тротуары, комбинированные транспортные средства и другие, отличающиеся от традиционных принципов движения конструкцией двигателя или всей установки. Рассмотрим более подробно некоторые из них.

Характеристика новых видов транспорта

Дирижабли

В последние годы множество публикаций посвящается дирижаблям. Специалисты в разных странах занимаются разработкой и проектированием дирижаблей различного назначения. Поэтому интересно оценить перспективность дирижаблей по критериям прогрессивности.

Главное достоинство дирижабля состоит в том, что он способен транспортировать большие и негабаритные грузы в такие точки Земли, куда другим способом попасть невозможно или очень трудно, т. е. он обладает высокой грузоподъемностью и проходимостью. Если добавить, что транспортировку грузов он способен осуществлять с относительно высокой скоростью, то можно определенно сказать, что по соответствующим критериям прогрессивности дирижабль существенно превосходит другие транспортные средства, используемые для выполнения подобных транспортных операций.

Например, в отличие от барж и лихтеров, которые используются для перевозки тяжелых и негабаритных грузов, дирижаблю не нужен водный путь. В отличие от трейлеров и вертолетов он способен перевозить значительно более тяжелые и габаритные грузы, и, кроме того, ему не нужны дороги, как трейлеру, а экономичность его гораздо выше, чем экономичность вертолетов. По критериям комфортности и экологического воздействия на окружающую природу дирижабль также выдерживает самую строгую проверку. Остаются критерии экономичности, грузооборота, безопасности и надежности эксплуатации.

Экономичность использования дирижаблей тесно связана с его грузооборотом. Стоимость дирижабля, например, превосходит стоимость вертолета, однако если количество перевозимых грузов значительно, то эта стоимость окупится с лихвой. Значит, экономический расчет целесообразности применения дирижабля должен учитывать его конкретное использование. Целесообразность применения дирижаблей не вызывает сомнения, так как круг очень важных для народного хозяйства задач, которые они с успехом могли бы выполнять, весьма широк. Пожалуй, трудно назвать такую область хозяйственной деятельности человека, где они не смогли бы быть использованы. Дирижабли с успехом могут применяться в лесном хозяйстве и лесной промышленности – для борьбы с пожарами и вредителями и вовлечения в хозяйственную деятельность труднодоступных районов леса; в энергетике – для прокладки линий электропередачи, перевозки гидротурбин, электрических генераторов, трансформаторов, доставки в готовом виде малых электростанций: солнечных, ветровых, дизельных; в газовой и нефтедобывающей промышленности — для транспортировки вышек, механизмов, укладки длинных труб, перевозки передвижных поселков вдоль трассы; в машиностроении – для прямых транспортных связей между предприятиями с перевозкой крупногабаритных изделий и укрупненных узлов; в геологии и горнодобывающей промышленности – для проведения различных исследований, перевозки геологических партий. Перечень работ, которые могут с успехом выполняться с помощью дирижаблей, можно продолжать еще долго.

Оценим дирижабли по критериям безопасности и надежности эксплуатации. Именно проблема безопасности заставила отказаться от их применения еще много десятилетий назад.

Дирижабль представляет собой летательный аппарат легче воздуха. В соответствии с законом Архимеда он удерживается в воздухе в том случае, если его вес будет меньше веса вытесненного им воздуха, поэтому его наполняют га-зом, который легче воздуха: водородом или гелием. При нормальных условиях 1 м³ воздуха весит 12,67 Н, а 1 м³ водорода – 1,08 Н. Без учета веса оболочки подъемная сила 1 м³ водорода составит 12,67–1,08 »11,59 Н. В этих же условиях 1 м³ гелия создаст подъемную силу 9,8 Н. Так как подъемная сила дирижабля определяется его объемом, он становится эффективным только при достаточно больших размерах. Существует минимальный объем дирижабля, ниже которого он будет не в состоянии подняться в воздух.

Безопасность дирижабля определяют главным образом два фактора: его размеры и вид наполнителя. Результатом больших размеров дирижабля являются следующие его недостатки, ухудшающие соответствующий критерий прогрессивности: существенная зависимость от погодных условий; чувствительность к турбулентности атмосферы; возможность обледенения; трудности, связанные с удержанием дирижабля на привязи.

Опасность возникновения пожара зависит от наполнителя: водород пожароопасен, гелий – нет, однако гелий относительно дорог. В то же время благодаря особенностям своей конструкции дирижабль имеет ряд достоинств, обусловливающих безопасность его эксплуатации и надежность в работе: он не зависит от неисправностей и отказов двигателей, систем управления, кратковременных ошибок в пилотировании; обладает практически неограниченной продолжительностью и большой дальностью полета; ему не нужны аэродромы.

Правда, есть еще один фактор, который, по-видимому, оказывает влияние на судьбу дирижабля. Большие размеры делают его уязвимым при диверсиях или в случае военных действий. Уникальные возможности дирижабля, незаменимые в отдаленных или труднодоступных районах, делают возможную утрату его еще более чувствительной. Этот фактор скорее психологического характера, тем не менее он оказывает свое действие и его следует учитывать. Более того, психологический фактор, в первую очередь связанный с катастрофами дирижаблей, имевшими место в прошлом, оказывается мощным препятствием на пути их возрождения. И все же их бесспорные достоинства в сочетании с современным уровнем производства и научно-техническими достижениями позволяют уже сегодня создать вполне работоспособные, надежные и экономически оправданные конструкции. Например, уже теперь возможно получение относительно дешевого гелия – безопасного наполнителя дирижаблей (при производстве марганца он пока как сопутствующий продукт выбрасывается в атмосферу).

Мы являемся свидетелями появления первых новых дирижаблей. Через 44 года после катастрофы с немецким дирижаблем "Гинденбург" и спустя 51 год после гибели другого воздушного колосса – английского дирижабля «Р-101» в Великобритании в сентябре 1981 г. поднялся в небо новый пассажирский дирижабль "Скайшип-500", сконструированный английским су-

достроителем Роджером Манком (рисунок 9.1). Этот дирижабль не копирует ни один из прежних. Манк отказался от жесткой конструкции, что существенно снизило массу дирижабля. Его оболочка наполнена инертным гелием, который более тяжел, чем водород, но совершенно безопасен. Это

Рисунок 9.1 – Пассажирский дирижабль "Скайшип-500"

главное отличие современного дирижабля от дирижаблей прошлого, наполненных водородом, объясняемое тем, что современная технология позволяет получать гелий в необходимых количествах и достаточно дешево. Длина дирижабля "Скайшип" всего 50 м, поэтому с предполетной подготовкой легко справляются несколько человек. Он оборудован двумя двигателями от спортивного автомобиля "Порше-930", которые приводят во вращение винты, размещенные в кольцевых насадках. Дирижабль способен перевозить полезный груз в две тонны со скоростью до 115 км/ч и может находиться в воздухе до 30 ч.

При создании дирижабля были использованы самые современные материалы: оболочка сшита из дакрона, гондола – из пластика, армированного сверхпрочным волокном, в силовых элементах применялись композитные материалы с сотовыми заполнителями. В октябре 1981 г. "Скайшип-500" успешно совершил первый официальный испытательный полет. А теперь разрабатываются варианты будущих дирижаблей с числом пассажиров до 200. Авторы проекта считают, что дирижабли окажутся рентабельнее самолетов на пассажирских линиях протяженностью до 500 км. По расчетам, дирижабль на 200 пассажиров будет примерно в 3,5 раза дешевле авиалайнеров такой же вместимости. Кроме того, эксплуатационные расходы дирижабля будут значительно ниже.

В Советском Союзе было построено 16 дирижаблей, которые совершали полеты с 1920 по 1947 г. После 35-летнего перерыва 9 мая 1982 г. на Урале поднялся в воздух дирижабль длиной 20 м и высотой 15,5 м. К нему были подвешены гондола и несколько труб. Его подстраховывали тросом. Первый экспериментальный полет прошел успешно.

Вызывающей много нареканий зависимости дирижаблей от погодных условий и в первую очередь от ветровых нагрузок в отдельных случаях легко избежать: одна или две расположенные под углом вертикальные стенки оказываются дешевым и вполне надежным "ангаром". Однако он может защитить дирижабль при экстремальных ситуациях, но не решит вопроса при регулярной эксплуатации дирижаблей, осуществляющих челночные перевозки пассажиров и грузов по определенному маршруту при изменяющихся погодных условиях. Поэтому представляет определенный интерес проект "привязного" дирижабля.

Журнал "Изобретатель и рационализатор" (1981, № 3) сообщил о транспортной системе В. Н. Андрейченко, представляющей дирижабли на короткой тяге, скользящие по натянутым канатам воздушной дороги, которые не дают им взмыть в небо (рисунок 9.2). В этой конструкции был использован принцип аэростатической подъемной силой дирижабля. Указанный принцип обеспечивает устойчивую работу транспортного средства, кроме того, "привязные" дирижабли, пролетая над городом, меньше загрязняют воздушный бассейн, поскольку выхлоп из двигателей не сливается с выхлопами автомобилей, а сразу рассеивается в атмосфере, таким дирижаблям не грозят столкновения, им не мешают перекрестки улиц и дорог. Все это позволяет "привязному" дирижаблю развивать скорость поездов и даже самолетов.

По расчетам изобретателя, километр воздушной транспортной системы будет стоить не дороже километра высоковольтной линии электропередачи, примерно в 8 раз дешевле километра линии скоростного трамвая и в 10 раз дешевле километра автомобильной дороги. Конечно, сам трамвай стоит намного дешевле дирижабля, однако по вместимости дирижабль ближе к электричке, чем к трамваю.

Рисунок 9.2 – "Привязной" дирижабль Андрейченко

Андрейченко считает, что его воздушная транспортная система может связать отдаленные от железных дорог и друг от друга города и промышленные объекты. Проложить такую систему через болота, тайгу или пустыню проще и дешевле, чем автомобильную или железную дорогу. В результате обеспечивается высокая проходимость транспортного средства.

Следует обратить внимание еще на одну возможность этого проекта. К двигателям "привязного" дирижабля нетрудно подводить электроэнергию. Это избавит дирижабль от необходимости иметь на борту запас топлива, а атмосферу – от выхлопных газов.

Существенную помощь в решении проблемы охраны природы при вводе в эксплуатацию новых месторождений нефти и газа окажет также применение дирижаблей, благодаря которым можно будет отказаться от временных построек для жилья, складских помещений и т. п., возводимых из местных материалов. Дирижабли смогут по воздуху доставлять стандартное жилье и технологические модуль-блоки, которые монтируются на месте.