home | login | register | DMCA | contacts | help | donate |      

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


my bookshelf | genres | recommend | rating of books | rating of authors | reviews | new | форум | collections | читалки | авторам | add

реклама - advertisement



Летящие по струнам

Имя изобретателя А.Э. Юницкого кое-кому, наверное, знакомо. Да-да, это тот самый Анатолий Юницкий, который еще лет тридцать тому назад предложил проект «Вселенский поезд» – сумасшедшую идею, как можно доставлять в космос сразу десятки тысяч тонн грузов без помощи ракет и «челноков».

За прошедшие годы Анатолий Эдуардович еще много чего успел. Сделал еще около сотни других изобретений, два десятка из которых уже исправно работают в строительстве, электронике, химической и электронной промышленности, в других отраслях народного хозяйства, стал академиком Российской академии естественных наук, почетным и действительным членом еще нескольких академий (Республики Беларусь и других стран СНГ). А главное, он за это время создал фонд «Юнитран», при котором существует исследовательский центр, генеральный конструктор которого А.Э. Юницкий свою главную задачу на сегодняшний день видит в претворении в жизнь другого своего изобретения – струнной транспортной системы (СТС).

«Вселенский поезд»?! Сама эта система отпочковалась в свое время от другого проекта, идею которого Юницкий позаимствовал у К.Э. Циолковского. «Вокруг одного из меридианов планеты устроен гладкий путь, и на нем – охватывающий кругом планету и ползущий по ней пояс, – писал основоположник нашей космонавтики в научно-фантастической повести “Грезы о Земле и небе”, – это есть длинная кольцеобразная платформа на множестве колес… На этой платформе тем же способом двигается другая такая же платформа, но поменьше и полегче, на другой – третья и т. д.».

По сути дела, идея Циолковского представляет собой движущийся многоэтажный кольцевой тротуар, на котором, переходя с яруса на ярус, можно достичь первой космической скорости – 7,9 км/с.

Техническое воплощение такого замысла в точности нереально. Где взять материалы, способные длительное время не разрушаться при тысячах и тысячах градусов? (А именно такие температуры возникают при первой космической скорости в результате трения элементов конструкций об атмосферу.)

100 великих достижений в мире техники

Проект струнного транспорта А.Э. Юницкого

Стало быть, идея Константина Эдуардовича – пустая трата времени? Да, если пытаться претворить ее «в лоб». Оригинальную задумку калужского мечтателя мог спасти лишь подход нетривиальный – на уровне редкого творческого озарения. Его нашел и детально проработал тогда еще молодой сотрудник Гомельского института механики металлополимерных систем Академии наук Белоруссии А. Юницкий.

Представьте: вдоль экватора сооружается эстакада. Легкая, изящная, отдаленно напоминающая пешеходный переход над железнодорожными путями. Особой массивности нет – эстакаде предстоит держать, в пересчете на каждый погонный метр, не такой уж большой груз. Эстакада не обязана быть очень «гладким путем» – она вполне может следовать перепадам рельефа. В океане дорога будет опираться на заякоренные плавучие понтоны, размещенные ниже поверхности воды с тем расчетом, чтобы не препятствовать проходу судов. На эстакаде размещается вакуумная разгонная система. Из чего она состоит? Прежде всего это прочная, диаметром несколько десятков сантиметров металлическая труба длиной в окружность Земли – 40 тыс. км. Через специальные окна в нее на всю длину помещают другую трубообразную конструкцию, начиненную контейнерами с полезной нагрузкой. Это ротор. Он также равен длине экватора.

По окончании загрузки из большего трубопровода с помощью высокопроизводительных насосов откачивается воздух, между трубами создается чрезвычайно высокое разрежение, почти полный вакуум.

Вдоль вакуумированной трубы на эстакаде идет статор линейного электродвигателя. Здесь же специальная магнитная система, при включении которой ротор-кольцо с полезным грузом, предназначенным для выведения в космос, отрывается от стенки трубы и зависает в ее центре. Эта система магнитного подвеса и удержания – подобная тем, что испытываются на современных поездах на магнитной подушке, – исключает возможность касания ротором стенок трубы на участках ее изгиба; например, когда эстакада пересекает впадину или возвышенность.

Теперь давайте посмотрим, как такая удивительная машина работает. Кольцо ротора, как мы помним, своеобразным поясом плотно охватывает поверхность Земли. А теперь предположим, что длина окружности кольца начнет увеличиваться. Что при этом произойдет? Соответственно начнет расти и диаметр, кольцо начнет отрываться от поверхности Земли, тем дальше удаляясь от нее, чем больше разница в длинах окружностей.

«Но ведь кольцо стальное, не резиновое, – резонно скажете вы. – Как же может оно растягиваться? Какая сила его растянет?..»

Верно – не резиновое. Но ведь растягиваться может и сталь. И не так уж мало – на 12–35 % от своей первоначальной длины. Расчет же показывает: чтобы каждая точка планетарного кольца удалилась от его поверхности на 100 км, вполне достаточно, если длина его окружности возрастет всего лишь на 1,6 %. А растянуть кольцо могут центробежные силы, которые появятся, если его раскрутить.

Ожерелье для Земли? Теперь, когда мы немного разобрались в теории, давайте посмотрим, как все это может выглядеть на практике.

Корпус ротора надо сделать двойным: наружный слой – из металла высокой проводимости: меди, алюминия, а еще лучше – из сверхпроводящего материала; внутренний – из стали или другого прочного материала.

Статором же этого всепланетного электродвигателя, как мы говорили, послужит эстакада. Именно на ее обмотки будет подан переменный ток, который породит бегущее вдоль ротора магнитное поле. Оно наведет в его наружном слое поперечные электрические токи, взаимодействующие с бегущим магнитным полем статора. В результате возникнет сила, направленная по продольной оси ротора. Находящееся в вакууме кольцо придет в движение.

Каждый его погонный метр, согласно расчету, имеет вес 20–30 кг; стало быть, общая масса разгоняемого кольца составляет около миллиона тонн. Поэтому время разгона «вселенского поезда» до первой космической скорости будет не так уж мало: в зависимости от мощности источников электропитания, оно может составить от нескольких дней до 2–3 недель.

Представим, нужная скорость достигнута. Притяжение Земли и центробежные силы уравновешены; для ротора-кольца наступила невесомость. Однако линейные электродвигатели продолжают разгон. Центробежные силы растут, ротор стремится к подъему, но система магнитной центровки продолжает удерживать его от касания – теперь уже с верхней частью трубы.

Давление по мере дальнейшего разгона все нарастает. И вот, наконец, достигнута стартовая скорость – 10 км/с! Отключаются источники электропитания, отходят в сторону державшие вакуумированную трубу замки, и она, с несущимся внутри кольцом, отрывается от эстакады и начинает уходить вверх, движимая центробежными силами.

«А если электропитание отключилось? – спросите вы. – Тогда магнитный подвес перестает работать, ротор рвется кверху, касается трубы и – авария; мгновенно плавятся стенки, нарушается вакуум!..»

Нет, этого не случится. Чтобы излишне не загромождать техническое описание разгонной системы, мы намеренно опустили одну деталь. Кроме ротора, в большей трубе – на ее внутренних стенках – имеется устройство автономного магнитного подвеса. Его питание происходит за счет частичного торможения ротора в процессе подъема всей конструкции: кинетическая энергия трансформируется в электричество. Так что центровка продолжает сохраняться.

И вот планетарных размеров «бублик», растягиваясь, продолжает удаляться от земной поверхности. Но герметичность его сохраняется – ведь удлинение конструкции, как мы помним, относительно небольшое, чуть больше процента, и никаких перенапряжений вакуумная оболочка не испытывает, воздух в нее не проникнет.

Когда же атмосфера остается внизу, срабатывают пирозаряды, оболочка раскрывается, подобно двустворчатой ракушке, и ее фрагменты опускаются на парашютах для повторного использования. Освобожденный ротор, растягиваясь далее, продолжает набирать высоту.

По своей конструкции он состоит из отдельных участков-контейнеров, соединенных друг с другом специальными стержнями. Когда ротор достигает расчетной высоты, разрывные силы превысят прочность соединяющих стержней и кольцо разъединится на фрагменты. Цепочки контейнеров начнут, так сказать, самостоятельную жизнь – на орбите появится множество спутников, каждый груз используется по своему назначению. А можно, в принципе, оставить и все кольцо в целости. И тогда вокруг Земли появится своеобразное ожерелье – бывший вселенский поезд превратится в кольцеград. А рядом с ним со временем появится другой, третий… В космосе смогут жить и работать множество людей. Работы же для них – непочатый край.

С неба на землю. Как видите, проект еще в те далекие годы был основательно проработан. Однако не осуществлен до сих пор. Почему? Причина до банальности проста, та же, что в свое время помешала строительству Вавилонской башни…

Сами понимаете, одной нашей стране, да еще в нынешнем состоянии, такой проект не потянуть. Да и трасса пойдет отнюдь не только по территории России, так что все равно надо договариваться всем миром, а потом уж строить. Людям же все время что-то мешает. Деньги на войну находятся, а вот на что-нибудь путное их нет…

Поэтому А.Э. Юницкому пришлось спуститься с небес на землю и трансформировать свою первоначальную разработку вот каким образом.

В России, как говаривал еще Салтыков-Щедрин, две главные проблемы. Ну, о дураках мы поговорим как-нибудь в следующий раз. А вот о дорогах порассуждать тут самое место. Точнее – об их отсутствии.

Если вы посмотрите на карту нашей страны, то увидите, что дорожной сетью более-менее регулярно покрыта лишь европейская часть нашей страны, да и то в центральной и южной части. А чем севернее, тем дорог все меньше, вплоть до полного их отсутствия где-нибудь по полуострове Канин. И до мыса Канин Нос и одноименного поселка на нем можно добраться лишь морем или по воздуху. А по земле разве что на оленях или на каком-нибудь супервездеходе. Да и то нет уверенности, что он где-нибудь не канет в болотистой тундре.

Аналогичная картина, только в еще больших масштабах, в Якутии, Восточной и Западной Сибири, на Чукотке, Камчатке и в большинстве районов Дальнего Востока.

Причем строить в этих местах хоть железную дорогу, хоть асфальтированное шоссе – гиблое дело. История БАМа – тому лишнее свидетельство.

Что же делать? Развивать нетрадиционную транспортную сеть. Одни предлагают использовать транспорт на воздушной подушке, другие – дирижабли… А вот Юницкий предлагает… тянуть струну.

Как устроен путь? Эта идея пришла ему в голову, как уже говорилось, когда изобретатель проектировал свой «вселенский поезд». Чтобы он смог разогнаться, нужно подготовить ему соответствующую трассу. А как ее проложить не только по суше, но и по морям-океанам?..

Перебирая множество различных вариантов, Анатолий Эдуардович в конце концов и пришел вот к какой идее.

«Однопутная трасса СТС, – пишет он в своей монографии, – представляет собой два специальных токонесущих рельса-струны (изолированные друг от друга и от опор), по которым движется четырехколесный высокоскоростной электромодуль».

Если же мы перейдем с языка технического на обыденный, то получится примерно такая картина. Представьте себе, что по той же тундре протянулась цепочка анкерных опор. По своему внешнему виду, да и по конструкции они во многом напоминают опоры высоковольтных линий электропередачи. Только провода между ними протянуты не совсем обычные.

«Рельс-струна с точки зрения строительной механики представляет собой жесткую нить, включающую балку (пустотелый рельс специальной конструкции) и размещенные внутри с провесом несколько прочных стальных канатов, – продолжает свои рассуждения автор. – Если эти канаты потом натянуть с суммарным усилием в несколько сотен тонн, то получится весьма прочная конструкция. Останкинская башня – тому свидетельство. Даже после пожара, когда часть канатов лопнула, а другая – ослабла, она продолжает стоять и не упала, вопреки многочисленным прогнозам»…

Говоря иначе, рельс-струна сочетает в себе свойства гибкой нити и жесткой балки. Ближайшим аналогом этой конструкции является предварительно напряженная железобетонная балка моста. Только в данном случае в качестве связующего вещества вместо тяжелого бетона лучше использовать эпоксидную смолу или иной подходящий полимер.

Как показывают расчеты, такая конструкция оказывается прочнее и легче железнодорожного рельса. И в изготовлении не представляет собой ничего особого сложного. Сам рельс в сечении напоминает обычный швеллер, а струна представляет собой пучок стальных проводок, подобных тем, что ныне выпускаются для канатов, корда автомобильных шин и т. д.

Два таких рельса-струны и образуют путь, по которому может двигаться вагон-модуль.

Чем такой путь лучше традиционного железнодорожного? По многим критериям. Во-первых, под стальные пути обязательно надо класть «подушку». А ее стоимость в болотистой местности может в десятки раз превосходить стоимость самого пути. Во-вторых, в районах вечной мерзлоты есть опасность, что в жаркое лето даже многометровая подушка все-таки «поплывет», а вместе с нею разрушится и путь.

Анкерные же опоры ЛЭП уже в настоящее время научились ставить, практически не затрагивая вечную мерзлоту. Она не мешает, а, напротив, укрепляет сооружение.

Далее, зимой в северных регионах нашей страны железнодорожные пути то и дело заносит снегом, их приходится постоянно чистить, расходуя на это немало сил, средств, времени и энергии. Струну же чистить не надо – на ней снег попросту не держится.

Не надо ее и особо охранять – редкий дурак полезет на многометровую высоту, да еще зная, что рельс-струна находится под напряжением. А вот гайки с обычных рельсов в нашей стране принято свинчивать еще со времен Чехова…

Прогиб же под весом вагона-модуля, как показывают расчеты, составит не более 1 %. В переводе на обыденный язык это означает, что вагоны могут мчаться по идеально ровному, действительно натянутому, словно струна, пути со скоростью до 500 км/ч!

Ну а для большей безопасности между основными опорами поставят еще и дополнительные, вспомогательные. Кроме того, внутри каждого рельса-струны проходят три многожильных троса. Так что вероятность обрыва сразу их всех одновременно равна практически нулю.

Есть также варианты установки опор в различных климатических и географических условиях, в том числе и над морем. При большей же глубине океана трасса может быть проведена в туннелях-трубах, проложенных либо по дну, либо в толще воды с расчетам обеспечения нулевой плавучести.

Предлагая свой проект вниманию общественности, А.Э. Юницкий и его коллеги просчитали все до мелочей. И уж конечно, особое внимание они обратили на экономическое обоснование проекта.

Так вот расчеты показали, что километр усредненной обустроенной двухпутной трассы СТС при серийном производстве будет стоить порядка 1–2 млн долларов на равнине, от 2 до 4 – в горах, и 5—10 млн при размещении в трубе, проложенной в толще моря. Для сравнения укажем, что километр современной высокоскоростной железной дороги обходится где-то в 10–15 млн долларов, а километр автобана в средней полосе стоит от 3 до 10 млн долларов.

Выводы, как говорится, делайте сами. Юницкий же заверяет, что стоимость проезда на таком транспорте будет не дороже, чем в плацкартном вагоне обычного поезда. И это при самолетной скорости движения!


Космический лифт | 100 великих достижений в мире техники | Частники в космосе