Транспортная система. §17. Нетрадиционные транспортные средства и системы
К специализированным (лат. specialis- особый и species- разновидность) видам транспорта относят такие виды транспорта, которые ориентированы на определенную номенклатуру грузов или особые условия перевозки грузов или пассажиров.
За рубежом употребляется термин «нетрадиционные» виды транспорта.
Специализированный или нетрадиционный вид транспорта - это вид транспорта, не имеющий широкого распространения или появившийся сравнительно недавно, хотя идея об их создании могла быть высказана давно, но техническая реализация ее проходила достаточно долгий путь.
Появление нетрадиционных (или новых) видов транспорта связано с развитием технического прогресса, позволяющего постепенно устранять такие недостатки традиционных видов транспорта, как неудовлетворительная скорость движения, недостаточная экологическая чистота, значительные издержки, малая провозная способность, недостаточный комфорт и др., а также реализовывать новые достижения науки и техники в условиях растущих транспортных потребностей, связанных с ростом производства, городов, повышенной подвижностью населения, туризмом и т. п.
В России развитие новых видов транспорта было вызвано, в частности, необходимостью освоения районов Крайнего Севера и Западной Сибири с их продолжительной зимой и сложными условиями эксплуатации известных видов транспорта.
Основными признаками таких видов транспорта являются достижения в модернизации или принципиальном изменении двигателя, движителя и способа взаимодействия с опорной поверхностью.
Относительно новые принципы движения «воздушная подушка» и «магнитное подвешивание» в настоящее время используются на различных видах транспорта, в том числе промышленном.
Рис. Судно на воздушной подушке: а - общий вид; б - схема работы судна с воздушной подушкой: 1 - маршевые винты; 2 - поток воздуха; 3 - вентилятор; 4 - гибкое ограждение \Воздушная подушка - это слой сжатого воздуха под днищем суд¬на, который приподнимает его над поверхностью воды или земли (рис.).
Основные технико-эксплуатационные особенности и достоинства таких систем состоят в отсутствии трения между подвижным составом и путевым полотном, что позволяет повысить скорость, уменьшить мощность тяги и решить некоторые вопросы экологии.
Максимальная скорость при использовании воздушной подушки 422 км/ч, в среднем 100-200 км/ч, а с турбореактивным двигателем до 360 км/ч.
Проекты с применением магнитного подвешивания позволят поезду проделать путь от Москвы до Санкт-Петербурга за 0,5 ч (сейчас скоростной поезд проходит это расстояние за 4,5 ч).
Самоходные и несамоходные наземные транспортные средства на воздушной подушке при перевозке тяжеловесных грузов из-за частичной разгрузки колес не разрушают слабые дорожные покрытия и искусственные сооружения (прежде всего мосты) и не требуют их укрепления.
Подъемно-транспортные средства на воздушной подушке широко применяются в цехах и на строительных площадках для перемещения тяжеловесного крупногабаритного оборудования, особенно за рубежом.
На морском транспорте эксплуатируются причалы на воздушной подушке, например в порту города Архангельска причал грузоподъемностью 40 т.
Рис. Экраноплан: а - общий вид; б - конструктивные схемы:
1 - с прямым крылом; 2- с треугольным крылом обратной стреловидности; 3 - тандем
Наибольшее распространение в России получили суда на воздушной подушке на реках небольшой глубины, в том числе скеговые суда (с частичным отрывом от водной поверхности) и суда амфибийного типа (с гибким ограждением, так называемой юбкой), которые могут перемещаться по воде с полным отрывом корпуса, по болотистой местности, надо льдом со скоростью до 90- 125 км/ч.
Скеговые суда не полностью отрываются от воды из-за погружения бортовых ограждений воздушной подушки в воду.
Амфибийные суда благодаря возможности выхода на пологий берег и старта с берега могут использоваться для транспортирования грузов на побережье, не оборудованное причалами.
В России были разработаны и серийно строились экранопланы - летательные аппараты, которые на малой высоте используют эффект близости поверхности земли или воды (экран), заключающийся в образовании воздушной подушки, которая повышает аэродинамическое качество крыла.
В конструкциях экранопланов различают две школы: отечественную русскую с прямым крылом и западную с треугольным крылом и тандемной схемой.
Достоинства экранопланов в высокой скорости, экономичности, безопасности и грузоподъемности, возможности перемещения над замерзшей водной гладью, снежной равниной, над бездорожьем и т. п.
Этот тип летательных аппаратов относится к безаэродромной авиации, так как не требует взлетно-посадочной полосы, он способен взлетать с достаточной по размерам водной поверхности или ровного участка суши.
Относительные недостатки воздушной подушки в том, что про-изводится значительный шум (до 130 дБ А) и требуется ровное дорожное полотно, а также дополнительные затраты на создание воз¬душной подушки.
Специализированный пневмо- и гидротранспорт необходим при перевозке твердых и жидких не нефтяных грузов.
Транспортировка угля по трубопроводам в 4 раза дешевле, чем по железной дороге (уголь является одним из основных грузов на железной дороге).
В США построены углепроводы протяженностью 500 км и более.
Есть проекты транспортировки руды, железорудных концентратов и других грузов на значительные расстояния в США, Канаде и других странах.
Этот вид транспорта используется для перемещения книг в крупных библиотеках и для транспортировки бытовых отходов в го¬родах.
Более 100 лет назад В.И.Шуберским была выдвинута идея о кинетической энергии маховика,на основе которой в Швейцарии в конце 1960-х гг. были сконструированы аналоги автобуса - жиробусы(гиробус) - вид аккумуляторного безрельсового транспорта, движущегося за счет кинетической энергии, накопленной в маховике.
Зарядка осуществляется на остановках при поднятии специальной штанги.
Жиробус используется для перевозки пассажиров на короткие расстояния. Получил некоторое распространение с 1955 г. электрожиробус, оборудованный маховым агрегатом, состоящим из асинхронного двигателя-генератора, сочлененного с маховиком, и тяговых электродвигателей.
Интересные проекты существуют в мире по применению трубопроводного транспорта для перевозки пассажиров. Прообразом та¬кой технологии может служить метрополитен.
Во Франции был сконструирован велосипед с электромотором.
Он развивает скорость до 45 км/ч и получил широкое распространение.
Идея монорельсового транспорта с использованием автоматизированного и полуавтоматизированного управления находит все большее применение на локальных территориях, например, аэропортов для перемещения пассажиров, багажа, почты.
Системы могут быть с фиксированными остановками или по вызову, т.е. индивидуального пользования.
Примером может быть система «Аиртранс» в аэропорту г. Даллас (США), где работают 10 маршрутов с высокой провозной способностью (9 тыс.чел.-ч, 6 тыс. единиц багажа и 32 т почтовых отправлений).
Аналогичные системы распространяются в Англии, Франции, Японии и некоторых других странах. Наибольшие удобства создают системы кабинного типа, позволяющие перемещать пассажира сидя.
Системы эксплуатируются с 1973 г., например си¬стема POPв США.
Парусные суда. Экологические проблемы, связанные с эконо¬мией топливных ресурсов, вновь обратили внимание ученых на возможности природы, в том числе использование энергии ветра для движения транспорта.
Так, Япония в 1980 г. стала строить суда каботажного плавания дедвейтом 1 800 т и скоростью 12 узлов с двумя парусами площадью по 100 м2, высотой 12,5 м при ширине 8 м.
Такая конструкция позволяет экономить до 38 % топлива.
При площа¬ди паруса 320 м2, дедвейте 26 тыс. т и компьютерном управлении расход топлива был сокращен на 50 %. В России эксплуатируются только учебные парусные суда.
Парус может применяться одновременно с двигателем для повышения скорости или маневренности при безветрии, для прохода сложных участков, при швартовке.