Специальные виды промышленного транспорта (стр. 49 )

24.3.1 Специальные монорельсовые дороги

В 1895 г. инженер построил подвесную электрическую монорельсовую дорогу для перевозки грузов на территории одес­ского городского ломбарда. В 1897 г. монорельсовая дорога ­нова была сооружена в Петербурге, а в 1899 г. в Гатчине под Петербургом-20-верстная ветка монорельсовой дороги, по которой хо­дил небольшой пассажирский вагон. Первой реальной пассажирской дорогой такого типа считается городская дорога, сооруженная в 1901-1903 гг. в Вуппертале (Германия). Большим ее недостатком был шум при движении металлических колес по металлическому рельсу.

В последующие примерно полвека особого интереса к таким доро­гам не проявлялось, если не считать монорельсовых подвесных кон­вейеров, применявшихся на промышленных предприятиях, главным образом в машиностроении.

Во второй половине XX столетия появилось несколько пассажир­ских дорог в различных странах, преимущественно в качестве аттрак­циона в городских парках, а также на выставках. Монорельсовая дорога состоит из железобетонной или металлической балки (рельса), подня­той на 4-7 м над поверхностью земли и опирающейся на бетонные опо­ры, и подвижного состава (вагонов) с колесами на малошумном пневма­тическом ходу.

- Из действующих ныне в мире монорельсовых дорог наиболее длин­ной (13,2 км) является дорога, связывающая центр Токио с аэропортом. Ее трасса на значительном протяжении проходит по прибрежной поло­се моря, здесь курсируют поезда в 3 и 6 вагонов со скоростью до /и км/ч. Такого же типа дорога сооружена в развлекательном парке «Диснейленд» (США). К числу подвесных дорог можно отнести небольшую линию в Дюссельдорфе (Германия), где применены вагоны на 30-35 пассажиров, движущиеся со скоростью 35 км/ч под контролем ЭВМ.

Все современные монорельсовые дороги имеют электротягу и полу­чают энергию от контактного провода (шины). Поезда на большинстве дорог состоят из 1-6 вагонов и развивают максимальную скорость 70-125 км/ч. При использовании многовагонных поездов провозная способность их может достигать 40 тыс. пассажиров в час, т. е. уровня современных метрополитенов. В то же время стоимость сооружения подобных дорог примерно в два раза ниже, чем подземного метро. Сле­довательно, монорельсовая дорога такого типа может оказаться эффек­тивным средством городского (пригородного) транспорта, если имеют­ся соответствующие свободные площади для прокладки трассы.

24.3.2 Аппараты на воздушной подушке

Идея использования воздушной подушки в транспортных средствах с целью резкого снижения трения, возникающего при контакте подвиж­ного состава с опорной поверхностью, применитель­но к водному транспорту зародилась давно. В 1853 г. в России было создано судно на воздушной подушке, которое назвали «Духоплав». О возможности создания таких аппаратов писал . В настоящее время такие суда, хотя и в небольших количествах, построены и эксплуатиру­ются во многих странах. Главные их преимущества заключаются в большой скорости (реально до 125-150 км/ч) и вездеходности, то есть возможности движения не только над водной поверхностью и ровными безлесными болотами, но и по ровному сухопутью. Эти достоинства еще в 50-60-х годах побудили конструкторов к разработке своеобраз­ных автомобилей на воздушной подушке.

Сухопутные аппараты (автомобили) на воздушной подушке создава­лись в виде экспериментальных образцов, в частности, в СССР, Фран­ции, Англии и других странах. Под днища таких машин компрессорами нагнетался воздух, свободный выход которого несколько затруднялся «гибкой юбкой», опоясывающей днище автомобиля. С началом работы компрессоров автомобиль приподнимался над поверхностью земли, но одно колесо (или несколько) оставалось в контакте с ней, чтобы обеспе­чить аппарату горизонтальную тягу. Для устойчивости автомобиля при движении по неровностям и более экономного расхода энергии на создание воздушной подушки в некоторых конструкциях под днищем выделялось несколько круглых участков, которые ограждались замкну­тыми вокруг них «юбками». Так, аппарат системы Бертэна (Франция) опирался на 8 круглых низких и широких воздушных цилиндров. Нуж­но отметить, что из-за большого расхода энергии на образование по­душки, шума, пыли и недостаточной устойчивости аппарата при движе­нии по суше эксперименты были повсеместно прекращены, хотя созда­ние специальных прицепных платформ для перевозки тяжелых грузов и конструкций продолжалось (такие устройства находят применение для перемещения, например, буровых вышек, контейнеров и т. п.).

Наиболее обстоятельные теоретические и экспериментальные ис­следования в этой области проводились с 60-х годов во Франции. Здесь на участке Гомец - Лимур (6 км) была сооружена опытная модель моно­рельсовой дороги на воздушной подушке. В качестве рельса была при­менена железобетонная балка в виде опрокинутой буквы «Т», уложен­ная на опорах. Под днище вагона, опирающегося на эту балку, нагнетался воздух, создававший тонкую подушку («смазку»), обеспе­чивающую движение практически без трения. На указанной модели, где вагон имел массу 2,5 т и вмещал 4 человека, были достигнуты следу­ющие уровни скоростей: 200 км/ч при дизеле мощностью 225 л. с; 303 км/ч при той же силовой установке плюс ракетные ускорители мощностью 1700 л. с; 345 км/ч при турбореактивном двигателе и ракет­ных ускорителях общей мощностью 2700 л. с. Торможение осуществля­лось с помощью реверса реактивного двигателя и двух парашютов. За два года испытаний на этой модели было выполнено около 3 тысяч рей­сов. Результаты исследований позволили принять решение о строитель­стве полномасштабного вагона на 84 пассажира и опытного участка длиной 18 км (у Орлеана) с использованием турбовинтовой тяги для обеспечения скорости движения 250-300 км/ч.

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

24.3.3 Транспортные средства на магнитной подвеске

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

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

Принцип действия системы весьма прост: на пути и на вагоне уста­навливаются магниты, обращенные одноименными полюсами друг к другу; в результате взаимодействия магнитов вагон висит над путем, образуя зазор порядка 10-15 мм. Необходимый зазор может поддержи­ваться и под действием одной системы магнитов, укрепленных, допус­тим, на вагоне: притягиваясь к путевым металлическим шинам (рель­сам) снизу, магнит будет приподнимать вагон. Для горизонтального движения могут быть использованы винтомоторные установки, реак­тивный двигатель или линейный электродвигатель. Следует отметить, что конструктивная разработка таких транспортных систем оказалась достаточно сложной и капиталоемкой. В качестве магнитов могут быть использованы мощные постоянные магниты или электромагниты. С по­зиции экономии электроэнергии целесообразнее применять сверхпро­водящие электромагниты, но они остаются еще достаточно сложными и дорогими в изготовлении и в эксплуатации. Винтомоторная и реактив­ная тяга, применявшаяся в экспериментах, признается малопригодной из-за недопустимого шума. Поэтому во всех позднейших проектах пре­имущество отдано линейному электродвигателю, где ротором служит металлическая шина на пути, а статором-индукторы, установленные на подвижном составе, но этот двигатель еще нуждается в совершенст­вовании.

Поезда на магнитной подвеске в силу своей экологической чистоты желательны в первую очередь в городах. В СССР был разработан про­ект подобной дороги для Алма-Аты, где поезда могут развивать ско­рость до 100 км/ч, а на пригородных линиях-до 200 км/ч.

Первой, из построенных городских линий протяженностью немногим более 600 м, где использована магнитная подвеска, считается двухпутная линия, связывающая железнодорожный вокзал с аэропортом в
Бирмингеме (Англия). Здесь поезд состоит из двух легких вагонов из
стеклопластика вместимостью 40 пассажиров и следует со скоростью
40 км/ч., управляемый ЭВМ (без машиниста). При включении тока
электромагниты поднимают вагоны поезда на 15 мм над путем и удерживают их с таким зазором с помощью автоматики, ретуширующей силу
тока в электромагнитах. Поступательное движение поезда осуществля­ется линейным электродвигателем.

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

Западногерманские фирмы достигли на опытных пробегах поездов на магнитной подвеске скорости более 300 км/ч, а с увеличением длины испытательного пути рассчитывают получить скорость свыше 400 км/ч. В условиях настоятельной необходимости экономии нефтяного топли­ва сверхскоростные средства на магнитной подвеске при скорости до 500 км/ч могут оказаться конкурентоспособными воздушному транс­порту на расстояниях 1000-2000 км.

24.3.4. Новые конвейерные системы

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