Страница:
Конструкторы западногерманского ^° "Цеппелин" попытались объединить ° одном аппарате достоинства дири^оля, самолета и вертолета. У него ^^дный алюминиевый корпус и ма^^ие крылья с четырьмя газотур
бинными двигателями. Но в полете их достаточно для создания необходимой подъемной силы, потому что верхняя часть корпуса заполнена, как у дирижабля, гелием - он компенсирует часть веса. Взлетает же аппарат, как вертолет, с помощью четырех вертикальных винтов. По расчетам, этот гибрид сможет брать на борт 75 тонн различных грузов и транспортировать их со скоростью до 300 километров в час. При его создании было использовано большое количество стандартных узлов самолетов и вертолетов.
БОРЬБА С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ
Безотказные высокоэффективные системы для борьбы с обледенением имеют жизненно важное значение не только для авиации. Поскольку универсальных систем изобрести пока не удается, поиск оптимального решения проблемы не прекращается.
Удачным решением сейчас можно считать изобретение, сделанное в научно-исследовательском институте приборостроения: электроимпульсная противообледенительная система - ЭИПОС. Действие ЭИПОС основано на принципиально новой технологии очистки поверхностей с помощью электромагнитного поля.
На элементы конструкции воздействуют импульсным электромагнитным полем. Оно вызывает импульсные напряжения как в самой конструкции, так и в наледи или прилипших к ней отложениях. Эти напряжения нарушают связь между защищаемыми деталями и налипшим слоем, который в результате отстает,
Система ЭИПОС позволяет быстро и эффективно удалять лед и любые технологические загрязнения из сыпучих сухих веществ с тонкостенных металлических конструкций, например: снимать лед с поверхности самолета, судна, зеркала крупной параболической антенны, отделять примерзшие и прилипшие остатки сыпучих грузов от стенок бункеров и железнодорожных вагонов, очищать от химических и фармацевтических веществ, пищевых продуктов, комбикормов, сухих моющих средств различное технологическое оборудование.
Технология ЭИПОС предусматривает бесконтактное дистанционное управление и исключает какую-либо деформацию обрабатываемой конструкции, вызывающую износ или повреждение объекта.
КРАН НА ВОЗДУШНОМ ШАРЕ
Вертолетом в строительно-монтажном деле сейчас никого не удивишь. Легко маневрируя в воздухе, он точно в назначенное место опускает многотонное стальное кольцо или опору ЛЭП. Но вертолетное время сравнительно дорого, и воздушный монтаж используется в исключительных случаях, например, в непроходимой тайге, в горах или когда до верха сооружения с земли не дотянешься. Монтаж аэростатом обходится много дешевле, но громоздкий воздушный шар медлителен и неповоротлив. В этом отношении он уступает не только вертолету, но и наземным подъемным механизмам. Например, автомобильный кран свободно перемещается по строительной площадке, а остановившись, тоже не
ет свободы, поскольку его стрела вращается на поворотном круге. Зато у автокрана "руки коротки".
Строитель из Обнинска, кандидат технических наук А. Бровцин, попытался соединить земное и воздушное устройства, объединив их преимущества и устранив недостатки. У аэромобильного гибрида наземная часть - как у автомобильного крана, а стрела подвешена к воздушному шару. Сам же шар соединен с автомобилем тросами, намотанными на барабаны лебедок, так что его можно вместе со стрелой поднять хоть на полкилометра. При вращении поворотного круга на автомобиле будет поворачиваться и шар со стрелой. Появляется и новое качество, не присущее ни автокрану, ни аэростату. По тросам, привязывающим воздушный шар к автомобилю, можно пустить огражденную платформу - получится грузо-пассажирский лифт и удобные подмостки для выполнения разных строительных работ.
ВВЕРХ ПО СТОЛБУ
На ВДНХ СССР демонстрировался1 столболаз, созданный коллективом кафедры машиноведения Каунасского политехнического института.
Рама столболаза несет на себе привод велосипедного типа для передвижения, натяжной механизм для сцепления ведущих катков с поверхностью опоры, регулируемое сиденье. Колеса на пневматических шинах служат для передвижения по дороге.
На этом "велосипеде" можно подниматься по цилиндрическим и коническим опорам из стали, бетона и дерева во все времена года и при любых
годных условиях. Скорость подъема и спуска - в пределах трех-пяти метров в минуту. Случайное скольжение столболаза принципиально исключено конструкцией.
ЭСКАЛАТОР ИЗГИБАЕТСЯ
До сих пор самодвижущиеся лестницы в метро и общественных зданиях делались только прямыми. Это нередко заставляло пробивать под землей дополнительные переходы. Чтобы покончить с этим ограничением, японские конструкторы обратились к полимерным материалам. Их податливость на различных стыках и стала тем ключом, который открыл путь к созданию криволинейных эскалаторов.
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ БУДУЩЕГО
Мчавшийся со скоростью почти двести километров в час поезд начал экстренное торможение. Собравшиеся на испытаниях ученые ждали - где остановится многотонный состав? Но до конца тормозного пути еще было далеко, когда всем стало ясно - тормоза явно не выдерживали нагрузки...
Впрочем, аварии не произошло, потому что на самом-то деле не было ни поезда, ни рельсов, ни колес - испытания проходили в лаборатории.
вительно другое - не было и... тормозов. Но что же позволило ученым так реально представить ситуацию?
Перед конструкторами всегда возникает дилемма: с одной стороны, автомобили и поезда должны быстро ездить, а с другой - вовремя останавливаться. Примирить эти противоречивые требования могут лишь хорошие тормоза. Но...
Сейчас тормоза не столько проектируют, сколько подбирают методом проб и ошибок. Проще говоря, берут уже известные системы и приспосабливают на новые машины. И то, что тормоза не подходят, порой становится ясно уже на ходовых испытаниях, а то и в процессе эксплуатации...
Результаты работ ученых ИМАШа кажутся невероятными. Исследователи буквально заглядывают в будущее - по чертежу они могут не только сказать, какой тормозной путь будет у машины и локомотива, но даже и определить, на каком километре пути тормоза откажут. С трудом верилось, что два маленьких вращающихся колечка, которые в лаборатории прижимает друг к другу небольшая машина, дают такую исчерпывающую информацию.
Всегда считалось: процесс торможения смоделировать невозможно, слишком уж много факторов пришлось бы учесть для создания точной модели.
Ученые ИМАШа первыми выдвинули смелую гипотезу и подтвердили ее правоту оригинальными исследованиями. Оказалось, что любые изменения в конструкции тормозов, в нагрузках, в материале, во внешних условиях однозначно связаны только с одним фактором - максимальной температурой на поверхности контакта, к примеру, колодки и барабана. А эту температуру необязательно измерять, выводя поезда на полигоны или гоняя реальные конструкции тормозов на громоздких испытательных стендах. Достаточно
измерить ее на маленьких образцах, ввести в уравнения и по секундам и минутам рассчитать на ЭВМ работу тормозов. Иными словами, перекинуть мостик от материала к конструкции. Что же это дает на деле?
Огромную экономию средств и времени. Не выходя из лаборатории, ученые определили, что предложенная конструкция несовершенна. ЭВМ рассчитала, что на большой скорости традиционные вагонные тормоза- колодки, прижимающиеся к ободу колеса,- не годятся. Они разрушают друг друга.
Уникальная, не имеющая аналогов за рубежом методика ученых ИМАШа позволяет выбрать и оптимальную конструкцию, и материал. По ней уже созданы тормоза для скоростного экспресса Москва - Ленинград "Русская тройка", подобраны фрикционные пары для новых сверхтяжелых грузовиков Минского автомобильного завода. Причем по сравнению с традиционным способом удалось сэкономить тонны дефицитного материала. Но работа на этом не закончилась. В недалеком будущем компьютеры будут проектировать машины и механизмы. Уже сейчас такие автоматизированные системы - САПР начинают вторгаться в технику. Компьютеры, которые сами смогут разрабатывать тормоза для новых машин, станут одной из их частей. И сейчас ученые составляют программы, накапливают банк данных - испытывают все фрикционные материалы, от традиционных до вновь созданных.
ТРАНСПОРТ БУДУЩЕГО
В сборниках научной фантастики нередко можно увидеть рисунки, изображающие будущее нашей планеты. На них, как правило, мчащиеся над землей по эстакадам, похожие на ракеты причудливые поезда, на автострадах и улицах городов - потоки ультрамодных автомобилей, по морям и рекам бегут суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, а небо исчерчено следами сверхзвуковых самолетов...
Но хочется верить, что картина будет совсем не такой. Грядущие поколения людей вернут Земле ее первозданную красоту и чистоту. Улицы городов окажутся всецело во власти пешеходов, исчезнут облака выхлопных газов автомобилей, коренным образом удастся усовершенствовать все виды транспорта, которые в полной мере сумеют удовлетворить постоянно возрастающие потребности в перевозках грузов, людей, не угрожая при этом погубить окружающую среду.
В решении этой очень важной проблемы особое место должны занять подземные трубопроводные магистрали. По их высокоразвитой сети будут перемещаться огромные количества не только газа и нефти, как сейчас, но также и угля, строительных материалов, различных химических продуктов, сырья и полуфабрикатов.
ДЕНЬ СЕГОДНЯШНИЙ
Наверное, лет пятьдесят назад даже инженеру утверждение, что в сравнительно недалеком будущем большая часть нефти и газа станет
ся" по трубам, показалось бы фантастикой. А сегодня это уже никого не удивляющая реальность. Общая протяженность магистральных газопроводов в Советском Союзе превысила 160 тысяч километров - в четыре с лишним раза больше длины экватора; десятками тысяч километров измеряется длина нефте- и продуктопроводов. У нас сооружаются газовые магистрали протяженностью почти в 4 тысячи километров из труб диаметром 1420 миллиметров, с рабочим давлением 75 атмосфер, Среди них построенная меньше чем за два года магистраль века: газопровод Уренгой - Помары Ужгород, по которому газ из Западной Сибири поступает в страны социалистического содружества, в Австрию, ФРГ, Францию, Италию.
Ни одна отрасль нашей индустрии не знала столь высоких темпов развития, как газовая. По сравнению с довоенным уровнем добыча газа в СССР увеличилась более чем в 200 раз. Для скоростного строительства трубопроводов создана специальная техника, резко улучшаются технико-экономические параметры транспортировки газа. Все это результат напряженного труда.
Резервы повышения эффективности трубопроводов далеко не исчерпаны, технический прогресс в этой отрасли транспорта продолжается. Так, относительно недавно родились идеи расширения сферы применения трубопроводов. Речь идет о создании магистралей, по которым можно было бы транспортировать различные твердые и сы"учие грузы.
Уже первые работы в области создания новых видов транспорта дали впечатляющие результаты, подтвердили их перспективность для нашей экономики.
ПОЕЗДА ВНУТРИ ТРУБ
Идея перемещать материалы по тру°^ с помощью потоков воздуха нашла "Р^енение в различных отраслях
родного хозяйства. Пневмотранспорт используется, например, на погрузке и разгрузке зерна, муки, цемента и других сыпучих грузов. В устройствах, используемых для этих целей, материалы перемещаются в струе сжатого воздуха.
Однако, как явствует из заголовка этой главы, речь идет о других системах. Более двухсот лет назад была изобретена пневмопочта устройство для перемещения по трубам с помощью избыточного давления воздуха сравнительно небольших капсул с документами, книгами, газетами, почтовой корреспонденцией.
Новую жизнь старая идея пневмопочты обрела благодаря пионерским работам коллективов ученых и инженеров, возглавляемых А. Александровым, Ю. Цимблером, П. Ковановым. Они впервые предложили применить энергию сжатого воздуха в системах трубопроводного контейнерного транспорта для перемещения очень больших - массой до нескольких тонн - "капсул". Такие магистрали могут прокладываться под землей и над землей - на эстакадах, по дну озер и рек.
Для чего же нужны такие системы, каковы сферы их применения?
Ныне огромное количество сыпучих грузов из карьеров к местам потребления доставляет автомобильный транспорт. Только нерудных строительных материалов машины ежегодно перевозят более полутора миллиардов тонн. На эти цели затрачивается труд сотен тысяч людей, расходуется много топлива.
Особую остроту приобрела проблема удаления все возрастающих масс бытовых отходов из крупных городов. Например, из Москвы за год к местам уничтожения или утилизации вывозится более семи миллионов кубометров отходов. Нынешние методы их удаления не всегда удовлетворяют высоким санитарно-гигиеническим требованиям жизни населения и защиты окружающей среды.
Эффективно решить эти, а также многие другие проблемы и призван пневмоконтейнерный транспорт.
...Представьте, что по трубам большого диаметра, скажем 1020 или 1220 миллиметров, бегут со скоростью 40-50 километров в час поезда с песком, гравием, рудой, различными материалами, полуфабрикатами, а если нужно, то и с комплектующими деталями. Скорость вроде и невелика, но нельзя забывать, что пневмоконтейнерный вид транспорта - непрерывный, без простоев, многократных перегрузок; его работа не зависит от погоды. Следовательно, груз будет доставлен потребителям быстро, а главное без потерь.
Поезда формируются из контейнеров, впереди и позади которых находятся пневмовозы. На них устанавливают уплотнения, которые почти полностью перекрывают в поперечном сечении пространство между стенкой трубопровода и конструктивными элементами пневмовоза; при этом поддерживается минимальный зазор, чтобы исключить износ периферийной части манжет.
Двигается контейнерный поезд благодаря потоку воздуха, создаваемому специальными агрегатами (ими могут быть турбовоздуходувки, центробежные нагнетатели, компрессоры, вакуумные насосы). Энергия воздуха расходуется на преодоление сил трения и инерционных сил. Существенно, что перепад давления воздуха на участках трубопровода до и после пневмовоза небольшой. Так, для движения контейнеров с грузом общей массой 65 тонн по горизонтальному участку трубопровода диаметром 1220 миллиметров достаточно создать перепад давления примерно в 0,15 атмосферы, а на подъеме 3 градуса - 0,45 атмосферы.
Контейнеры соединяются между собой и с пневмовозами специальными сцепками, которые позволяют разгрузить контейнеры от динамических сил при торможении и разгоне и облегчают
прохождение состава по криволине^ ным участкам трассы.
Чтобы во время движения выдержи. валась необходимая ориентация кон' тейнеров и пневмовозов, применяют' например, шарнирную подвеску их на колесных тележках, при этом цент масс располагается ниже геометриче^ ской оси подвески.
Транспортные магистрали для перевозки больших масс сыпучих грузов бытовых отходов и грузов в таре выпол^ няют из стальных труб большого диаметра. Возможно использование и железобетонных труб.
В системах внутризаводского транспорта для перемещения относительно мелких и легких грузов годятся стеклянные, пластмассовые, стеклопластиковые трубы и трубы из тонколистового металла; диаметр их зависит от расчетной пропускной способности системы и размеров груза. Для таких систем источниками воздуха могут быть, например, вентиляторы, аккумуляторы сжатого воздуха,
Воздуходувные аппараты устанавливают и на головных станциях, и непосредственно на трассе трубопровода. При этом число агрегатов и расстояние между ними выбирают такими, чтобы гарантировать непрерывное движение составов.
Показатели экономичности трубопроводных контейнерных систем зависят главным образом от расхода воздуха на перемещение составов. В свою очередь, этот расход зависит от требуемой скорости перемещения составов, площади поперечного сечения трубопровода и величины неизбежных потерь воздуха из-за его перетоков через зазоры уплотнительных устройств.
Погрузочные станции автоматизированной системы пневмотранспорта для перевозки сыпучих грузов состоят из камер приема-запуска, камер погрузки, бункеров с дозаторами. При необходимости на этих погрузочных станциях устанавливают устройства, с по" мощью которых подготавливают груз
я перевозки в контейнерах, например прессы для брикетирования бытовых отходов.
^а разгрузочных станциях имеются ^амеры приема-запуска, камеры разрузки, смонтированные на эстакаде, приемные бункера.
Все операции - транспортные, а также загрузки и разгрузки контейнеQOB - выполняются автоматически. Контроль за системой ведут с центрального диспетчерского пульта. На его мнемосхеме отображается информация о движении составов, работе механизмов погрузочных, разгрузочных и воздуходувных станций, а также о возможных нарушениях режима работы узлов и элементов системы.
ИДЕИ РЕАЛИЗУЮТСЯ
Первая промышленная трубопроводная транспортная система была построена в Грузии в 1971 году и получила название "ЛилЬ-1 ". Эта система предназначена для перевозки щебня на расстояние 2,2 км. В трубе состав с грузом 25 т движется со скоростью 45 км в час. Вся система полностью автоматизирована и управляется всего лишь одним человеком. В Грузии была построена и вторая аналогичная система ("Лило2")-самая крупная в мире. Ее протяженность около 40 км, диаметр труб-1220 мм, производительность - 2 млн. т в год. По сравнению с автомобильным транспортом себестоимость доставки груза по трубопроводу в 2 раза, а эксплуатационные издержки в 3 раза меньше. Для обслуживания трубопроводной системы требуется около 60 человек, а автотранспортной системы той же производительности -1380.
Спрос на пневмоконтейнерные системы у нас чрезвычайно велик. Ныне ^ строительство предусматривается ^ проектах многих новых заводов и территориально-производственных комплексов. Всесоюзное промышленное Объединение "Союзтранспрогресс"
ввело в эксплуатацию в городе Горьком пневмоконтейнерную систему, подающую песок с берега Волги на завод железобетонных изделий. По проекту СКБ "Транспрогресс" в Тульской области для доставки щебня от карьера Берники до асфальтобетонного завода и железнодорожной станции сооружен трубопровод. Производительность этой системы - 300 тыс. т груза в год; протяженность трассы - 2,4 км.
Нет возможности перечислить даже все проектируемые системы грузового трубопроводного пневмотранспорта. Среди наиболее интересных назовем предназначенные для санитарной очистки в Москве, Ленинграде и Баку. В 1983 году в Ленинграде начала действовать первая в мире опытная система трубопроводного контейнерного транспорта для удаления бытовых отходов; ее протяженность-12 км. Когда завершится строительство системы из двух трубопроводов диаметром 1 220 мм, она будет ежегодно транспортировать 500 тысяч кубометров бытовых отходов на мусороперерабатывающий завод.
Приоритет в создании нового вида транспорта принадлежит СССР. Изобретения наших ученых и специалистов запатентованы в США, Англии, Японии, ФРГ, Канаде, Италии и других странах. Фирмы Японии закупили лицензию и по проектам СКБ "Транспрогресс" уже построили первые пневмоконтейнерные системы. Проектируются также системы для транспортировки бытовых отходов в Токио, для перевозки сыпучих материалов - цемента, гравия и др.
ТУРБОТРАНС
Так назван еще один вид непрерывного транспорта - конвейерные поезда с турбинным приводом.
В приводе системы использованы только два элемента турбины - сопла и рабочие лопатки. Сопла размещены на тяговых станциях, а рабочие лопатки - на силовой раме подвижного
става. Из сопла струя воды направляется на рабочие лопатки, что и заставляет состав из вагонеток на колесах перемещаться по проложенным путям. Сейчас авторы этого прогрессивного вида транспорта ведут поиски прочных и износостойких полимерных материалов, которые позволили бы вообще отказаться от колес и перемещать вагонетки-контейнеры по специальным направляющим из пластика.
После детальных исследований и расчетов на Раменском горно-обогатительном комбинате (Московская область) гюстроена первая в стране опытная кольцевая система "Турбо-7", по которой транспортируется песок из карьеров; длина пути - 2 км. Подвижной состав состоит из 370 вагонеток, его общая длина около 600 м; максимальная грузоподъемность - 250 т. Имеются две тяговые станции, на которых установлены насосы, подающие в сопла воду под давлением 3-4 атм.
Системы турботранса весьма эффективны, поскольку позволяют уменьшить потребность в автомобильном транспорте и, стало быть, сократить расход моторного топлива. Особенно целесообразно эксплуатировать их на крупных стройках, например при сооружении ГЭС, где приходится перемещать огромные количества грунта и бетона, а также других материалов. При помощи систем турботранса, скажем, плотины можно возводить за два-три года вместо обычных семидесяти лет.
УГОЛЬ - ПО ТРУБАМ
Во всем мире сейчас ведутся интенсивные работы, направленные на создание эффективных способов транспортировки каменного угля. Чрезвычайно актуальна эта задача и для нашей страны. Как известно, основные месторождения угля находятся на востоке СССР, а изрядная его часть нужна заводам и электростанциям Урала, Поволжья, Центра. Сибирские железнодорожные
магистрали уже сейчас работают пределе возможности, а между тем^ ближайшее десятилетие поток угля восточных районов в западные долже^ возрасти.
Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, подтвердили высокую эффективность транспортировки угля по трубопроводам в виде пульпы - водоугольной смеси. Углепроводы отличаются большей пропускной способностью при незначительной численности обслуживающего персонала. Такие магистрали сооружаются в короткие сроки; они совершенно не загрязняют окружающую среду.
Суть способа заключается в том, что уголь в местах добычи размельчается до фракций с частицами, не превышающими в диаметре 2,5 мм; затем они смешиваются в примерно равной пропорции с водой и перегоняются по трубопроводам с помощью насосов.
Ныне в разных странах по трубопроводам транспортируется не только уголь, но и концентраты железных и некоторых других руд. В частности, построена и эксплуатируется трубопроводная система для транспортировки железорудного концентрата.
У нас в Кузбассе уголь доставляется по трубам на Беловскую ГРЭС и фабрику обогащения Западно-Сибирского металлургического комбината. Действует углепровод и на Норильском горно-металлургическом комбинате. В широких масштабах применяются трубопроводы для доставки в отвалы шлаков металлургических предприятий.
Уже ведется строительство опытнопромышленного трубопровода протяженностью 250 км для транспортировки угля из Кузбасса в Новосибирск. При диаметре труб 426 мм и рабочем дав' лении 100 атм производительность его составит миллионы тонн угля в год. В районе шахты будет сооружена и фабрика пульпоприготовления.
Углепровод этот считается опытнопромышленным, потому что, кроме своего основного назначения
^и угля из шахты Кузбасса на Новосибирскую ТЭЦ-5, на нем будут отрабатываться основные технологические решения, режимы эксплуатации, а так^е проверяться оборудование. Это позволит на базе полученных результатов приступить впоследствии к созданию систем для транспортировки больших объемов угля на Урал и в европейскую часть страны.
Оценочные расчеты эффективности транспортировки по углепроводам 60-70 млн. т кузнецкого угля в год в европейскую часть страны показывают, что капитальные затраты на создание магистрали будут примерно в 1,5 раза меньше, чем на строительство новой железной дороги либо на развитие и реконструкцию имеющихся дорог. К этому нужно прибавить огромную экономию металла, резкое-в 12 разсокращение численности обслуживающего персонала (по сравнению с эксплуатацией железной дороги для перевозки эквивалентного количества топлива).
Трубопроводный транспорт эффективен, конечно, не только для перевозки угля. Уже разрабатываются проекты и обсуждаются вопросы прокладки трубопроводов для доставки железорудного концентрата с Лебединского горно-обогатительного комбината на фабрику окомкования Оскольского электрометаллургического комбината, руды с горнорудных предприятий Кривбасса на металлургические заводы Приднепровья и Донецкой области, с Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного комбината на Магнитогорский металлургический комбинат.
Эта статья названа "Транспорт будущего". Между тем большинство использованных в ней примеров - это Реальность сегодняшнего дня. Трубопроводы применяются уже так широко, что не считаться с этим при оценке современного экономического потенциала страны невозможно.
И все же это транспорт будущего. Ибо любое, даже самое мелкое воображение не способно представить, сколь широкий размах приобретут эти виды транспорта в грядущих столетиях. Наши потомки будут благодарны ученым и инженерам, смело экспериментирующим ныне в новой области техники, развивающим и совершенствующим высокоэффективную, принципиально новую технологию доставки грузов.
бинными двигателями. Но в полете их достаточно для создания необходимой подъемной силы, потому что верхняя часть корпуса заполнена, как у дирижабля, гелием - он компенсирует часть веса. Взлетает же аппарат, как вертолет, с помощью четырех вертикальных винтов. По расчетам, этот гибрид сможет брать на борт 75 тонн различных грузов и транспортировать их со скоростью до 300 километров в час. При его создании было использовано большое количество стандартных узлов самолетов и вертолетов.
БОРЬБА С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ
Безотказные высокоэффективные системы для борьбы с обледенением имеют жизненно важное значение не только для авиации. Поскольку универсальных систем изобрести пока не удается, поиск оптимального решения проблемы не прекращается.
Удачным решением сейчас можно считать изобретение, сделанное в научно-исследовательском институте приборостроения: электроимпульсная противообледенительная система - ЭИПОС. Действие ЭИПОС основано на принципиально новой технологии очистки поверхностей с помощью электромагнитного поля.
На элементы конструкции воздействуют импульсным электромагнитным полем. Оно вызывает импульсные напряжения как в самой конструкции, так и в наледи или прилипших к ней отложениях. Эти напряжения нарушают связь между защищаемыми деталями и налипшим слоем, который в результате отстает,
Система ЭИПОС позволяет быстро и эффективно удалять лед и любые технологические загрязнения из сыпучих сухих веществ с тонкостенных металлических конструкций, например: снимать лед с поверхности самолета, судна, зеркала крупной параболической антенны, отделять примерзшие и прилипшие остатки сыпучих грузов от стенок бункеров и железнодорожных вагонов, очищать от химических и фармацевтических веществ, пищевых продуктов, комбикормов, сухих моющих средств различное технологическое оборудование.
Технология ЭИПОС предусматривает бесконтактное дистанционное управление и исключает какую-либо деформацию обрабатываемой конструкции, вызывающую износ или повреждение объекта.
КРАН НА ВОЗДУШНОМ ШАРЕ
Вертолетом в строительно-монтажном деле сейчас никого не удивишь. Легко маневрируя в воздухе, он точно в назначенное место опускает многотонное стальное кольцо или опору ЛЭП. Но вертолетное время сравнительно дорого, и воздушный монтаж используется в исключительных случаях, например, в непроходимой тайге, в горах или когда до верха сооружения с земли не дотянешься. Монтаж аэростатом обходится много дешевле, но громоздкий воздушный шар медлителен и неповоротлив. В этом отношении он уступает не только вертолету, но и наземным подъемным механизмам. Например, автомобильный кран свободно перемещается по строительной площадке, а остановившись, тоже не
ет свободы, поскольку его стрела вращается на поворотном круге. Зато у автокрана "руки коротки".
Строитель из Обнинска, кандидат технических наук А. Бровцин, попытался соединить земное и воздушное устройства, объединив их преимущества и устранив недостатки. У аэромобильного гибрида наземная часть - как у автомобильного крана, а стрела подвешена к воздушному шару. Сам же шар соединен с автомобилем тросами, намотанными на барабаны лебедок, так что его можно вместе со стрелой поднять хоть на полкилометра. При вращении поворотного круга на автомобиле будет поворачиваться и шар со стрелой. Появляется и новое качество, не присущее ни автокрану, ни аэростату. По тросам, привязывающим воздушный шар к автомобилю, можно пустить огражденную платформу - получится грузо-пассажирский лифт и удобные подмостки для выполнения разных строительных работ.
ВВЕРХ ПО СТОЛБУ
На ВДНХ СССР демонстрировался1 столболаз, созданный коллективом кафедры машиноведения Каунасского политехнического института.
Рама столболаза несет на себе привод велосипедного типа для передвижения, натяжной механизм для сцепления ведущих катков с поверхностью опоры, регулируемое сиденье. Колеса на пневматических шинах служат для передвижения по дороге.
На этом "велосипеде" можно подниматься по цилиндрическим и коническим опорам из стали, бетона и дерева во все времена года и при любых
годных условиях. Скорость подъема и спуска - в пределах трех-пяти метров в минуту. Случайное скольжение столболаза принципиально исключено конструкцией.
ЭСКАЛАТОР ИЗГИБАЕТСЯ
До сих пор самодвижущиеся лестницы в метро и общественных зданиях делались только прямыми. Это нередко заставляло пробивать под землей дополнительные переходы. Чтобы покончить с этим ограничением, японские конструкторы обратились к полимерным материалам. Их податливость на различных стыках и стала тем ключом, который открыл путь к созданию криволинейных эскалаторов.
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ БУДУЩЕГО
Мчавшийся со скоростью почти двести километров в час поезд начал экстренное торможение. Собравшиеся на испытаниях ученые ждали - где остановится многотонный состав? Но до конца тормозного пути еще было далеко, когда всем стало ясно - тормоза явно не выдерживали нагрузки...
Впрочем, аварии не произошло, потому что на самом-то деле не было ни поезда, ни рельсов, ни колес - испытания проходили в лаборатории.
вительно другое - не было и... тормозов. Но что же позволило ученым так реально представить ситуацию?
Перед конструкторами всегда возникает дилемма: с одной стороны, автомобили и поезда должны быстро ездить, а с другой - вовремя останавливаться. Примирить эти противоречивые требования могут лишь хорошие тормоза. Но...
Сейчас тормоза не столько проектируют, сколько подбирают методом проб и ошибок. Проще говоря, берут уже известные системы и приспосабливают на новые машины. И то, что тормоза не подходят, порой становится ясно уже на ходовых испытаниях, а то и в процессе эксплуатации...
Результаты работ ученых ИМАШа кажутся невероятными. Исследователи буквально заглядывают в будущее - по чертежу они могут не только сказать, какой тормозной путь будет у машины и локомотива, но даже и определить, на каком километре пути тормоза откажут. С трудом верилось, что два маленьких вращающихся колечка, которые в лаборатории прижимает друг к другу небольшая машина, дают такую исчерпывающую информацию.
Всегда считалось: процесс торможения смоделировать невозможно, слишком уж много факторов пришлось бы учесть для создания точной модели.
Ученые ИМАШа первыми выдвинули смелую гипотезу и подтвердили ее правоту оригинальными исследованиями. Оказалось, что любые изменения в конструкции тормозов, в нагрузках, в материале, во внешних условиях однозначно связаны только с одним фактором - максимальной температурой на поверхности контакта, к примеру, колодки и барабана. А эту температуру необязательно измерять, выводя поезда на полигоны или гоняя реальные конструкции тормозов на громоздких испытательных стендах. Достаточно
измерить ее на маленьких образцах, ввести в уравнения и по секундам и минутам рассчитать на ЭВМ работу тормозов. Иными словами, перекинуть мостик от материала к конструкции. Что же это дает на деле?
Огромную экономию средств и времени. Не выходя из лаборатории, ученые определили, что предложенная конструкция несовершенна. ЭВМ рассчитала, что на большой скорости традиционные вагонные тормоза- колодки, прижимающиеся к ободу колеса,- не годятся. Они разрушают друг друга.
Уникальная, не имеющая аналогов за рубежом методика ученых ИМАШа позволяет выбрать и оптимальную конструкцию, и материал. По ней уже созданы тормоза для скоростного экспресса Москва - Ленинград "Русская тройка", подобраны фрикционные пары для новых сверхтяжелых грузовиков Минского автомобильного завода. Причем по сравнению с традиционным способом удалось сэкономить тонны дефицитного материала. Но работа на этом не закончилась. В недалеком будущем компьютеры будут проектировать машины и механизмы. Уже сейчас такие автоматизированные системы - САПР начинают вторгаться в технику. Компьютеры, которые сами смогут разрабатывать тормоза для новых машин, станут одной из их частей. И сейчас ученые составляют программы, накапливают банк данных - испытывают все фрикционные материалы, от традиционных до вновь созданных.
ТРАНСПОРТ БУДУЩЕГО
В сборниках научной фантастики нередко можно увидеть рисунки, изображающие будущее нашей планеты. На них, как правило, мчащиеся над землей по эстакадам, похожие на ракеты причудливые поезда, на автострадах и улицах городов - потоки ультрамодных автомобилей, по морям и рекам бегут суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, а небо исчерчено следами сверхзвуковых самолетов...
Но хочется верить, что картина будет совсем не такой. Грядущие поколения людей вернут Земле ее первозданную красоту и чистоту. Улицы городов окажутся всецело во власти пешеходов, исчезнут облака выхлопных газов автомобилей, коренным образом удастся усовершенствовать все виды транспорта, которые в полной мере сумеют удовлетворить постоянно возрастающие потребности в перевозках грузов, людей, не угрожая при этом погубить окружающую среду.
В решении этой очень важной проблемы особое место должны занять подземные трубопроводные магистрали. По их высокоразвитой сети будут перемещаться огромные количества не только газа и нефти, как сейчас, но также и угля, строительных материалов, различных химических продуктов, сырья и полуфабрикатов.
ДЕНЬ СЕГОДНЯШНИЙ
Наверное, лет пятьдесят назад даже инженеру утверждение, что в сравнительно недалеком будущем большая часть нефти и газа станет
ся" по трубам, показалось бы фантастикой. А сегодня это уже никого не удивляющая реальность. Общая протяженность магистральных газопроводов в Советском Союзе превысила 160 тысяч километров - в четыре с лишним раза больше длины экватора; десятками тысяч километров измеряется длина нефте- и продуктопроводов. У нас сооружаются газовые магистрали протяженностью почти в 4 тысячи километров из труб диаметром 1420 миллиметров, с рабочим давлением 75 атмосфер, Среди них построенная меньше чем за два года магистраль века: газопровод Уренгой - Помары Ужгород, по которому газ из Западной Сибири поступает в страны социалистического содружества, в Австрию, ФРГ, Францию, Италию.
Ни одна отрасль нашей индустрии не знала столь высоких темпов развития, как газовая. По сравнению с довоенным уровнем добыча газа в СССР увеличилась более чем в 200 раз. Для скоростного строительства трубопроводов создана специальная техника, резко улучшаются технико-экономические параметры транспортировки газа. Все это результат напряженного труда.
Резервы повышения эффективности трубопроводов далеко не исчерпаны, технический прогресс в этой отрасли транспорта продолжается. Так, относительно недавно родились идеи расширения сферы применения трубопроводов. Речь идет о создании магистралей, по которым можно было бы транспортировать различные твердые и сы"учие грузы.
Уже первые работы в области создания новых видов транспорта дали впечатляющие результаты, подтвердили их перспективность для нашей экономики.
ПОЕЗДА ВНУТРИ ТРУБ
Идея перемещать материалы по тру°^ с помощью потоков воздуха нашла "Р^енение в различных отраслях
родного хозяйства. Пневмотранспорт используется, например, на погрузке и разгрузке зерна, муки, цемента и других сыпучих грузов. В устройствах, используемых для этих целей, материалы перемещаются в струе сжатого воздуха.
Однако, как явствует из заголовка этой главы, речь идет о других системах. Более двухсот лет назад была изобретена пневмопочта устройство для перемещения по трубам с помощью избыточного давления воздуха сравнительно небольших капсул с документами, книгами, газетами, почтовой корреспонденцией.
Новую жизнь старая идея пневмопочты обрела благодаря пионерским работам коллективов ученых и инженеров, возглавляемых А. Александровым, Ю. Цимблером, П. Ковановым. Они впервые предложили применить энергию сжатого воздуха в системах трубопроводного контейнерного транспорта для перемещения очень больших - массой до нескольких тонн - "капсул". Такие магистрали могут прокладываться под землей и над землей - на эстакадах, по дну озер и рек.
Для чего же нужны такие системы, каковы сферы их применения?
Ныне огромное количество сыпучих грузов из карьеров к местам потребления доставляет автомобильный транспорт. Только нерудных строительных материалов машины ежегодно перевозят более полутора миллиардов тонн. На эти цели затрачивается труд сотен тысяч людей, расходуется много топлива.
Особую остроту приобрела проблема удаления все возрастающих масс бытовых отходов из крупных городов. Например, из Москвы за год к местам уничтожения или утилизации вывозится более семи миллионов кубометров отходов. Нынешние методы их удаления не всегда удовлетворяют высоким санитарно-гигиеническим требованиям жизни населения и защиты окружающей среды.
Эффективно решить эти, а также многие другие проблемы и призван пневмоконтейнерный транспорт.
...Представьте, что по трубам большого диаметра, скажем 1020 или 1220 миллиметров, бегут со скоростью 40-50 километров в час поезда с песком, гравием, рудой, различными материалами, полуфабрикатами, а если нужно, то и с комплектующими деталями. Скорость вроде и невелика, но нельзя забывать, что пневмоконтейнерный вид транспорта - непрерывный, без простоев, многократных перегрузок; его работа не зависит от погоды. Следовательно, груз будет доставлен потребителям быстро, а главное без потерь.
Поезда формируются из контейнеров, впереди и позади которых находятся пневмовозы. На них устанавливают уплотнения, которые почти полностью перекрывают в поперечном сечении пространство между стенкой трубопровода и конструктивными элементами пневмовоза; при этом поддерживается минимальный зазор, чтобы исключить износ периферийной части манжет.
Двигается контейнерный поезд благодаря потоку воздуха, создаваемому специальными агрегатами (ими могут быть турбовоздуходувки, центробежные нагнетатели, компрессоры, вакуумные насосы). Энергия воздуха расходуется на преодоление сил трения и инерционных сил. Существенно, что перепад давления воздуха на участках трубопровода до и после пневмовоза небольшой. Так, для движения контейнеров с грузом общей массой 65 тонн по горизонтальному участку трубопровода диаметром 1220 миллиметров достаточно создать перепад давления примерно в 0,15 атмосферы, а на подъеме 3 градуса - 0,45 атмосферы.
Контейнеры соединяются между собой и с пневмовозами специальными сцепками, которые позволяют разгрузить контейнеры от динамических сил при торможении и разгоне и облегчают
прохождение состава по криволине^ ным участкам трассы.
Чтобы во время движения выдержи. валась необходимая ориентация кон' тейнеров и пневмовозов, применяют' например, шарнирную подвеску их на колесных тележках, при этом цент масс располагается ниже геометриче^ ской оси подвески.
Транспортные магистрали для перевозки больших масс сыпучих грузов бытовых отходов и грузов в таре выпол^ няют из стальных труб большого диаметра. Возможно использование и железобетонных труб.
В системах внутризаводского транспорта для перемещения относительно мелких и легких грузов годятся стеклянные, пластмассовые, стеклопластиковые трубы и трубы из тонколистового металла; диаметр их зависит от расчетной пропускной способности системы и размеров груза. Для таких систем источниками воздуха могут быть, например, вентиляторы, аккумуляторы сжатого воздуха,
Воздуходувные аппараты устанавливают и на головных станциях, и непосредственно на трассе трубопровода. При этом число агрегатов и расстояние между ними выбирают такими, чтобы гарантировать непрерывное движение составов.
Показатели экономичности трубопроводных контейнерных систем зависят главным образом от расхода воздуха на перемещение составов. В свою очередь, этот расход зависит от требуемой скорости перемещения составов, площади поперечного сечения трубопровода и величины неизбежных потерь воздуха из-за его перетоков через зазоры уплотнительных устройств.
Погрузочные станции автоматизированной системы пневмотранспорта для перевозки сыпучих грузов состоят из камер приема-запуска, камер погрузки, бункеров с дозаторами. При необходимости на этих погрузочных станциях устанавливают устройства, с по" мощью которых подготавливают груз
я перевозки в контейнерах, например прессы для брикетирования бытовых отходов.
^а разгрузочных станциях имеются ^амеры приема-запуска, камеры разрузки, смонтированные на эстакаде, приемные бункера.
Все операции - транспортные, а также загрузки и разгрузки контейнеQOB - выполняются автоматически. Контроль за системой ведут с центрального диспетчерского пульта. На его мнемосхеме отображается информация о движении составов, работе механизмов погрузочных, разгрузочных и воздуходувных станций, а также о возможных нарушениях режима работы узлов и элементов системы.
ИДЕИ РЕАЛИЗУЮТСЯ
Первая промышленная трубопроводная транспортная система была построена в Грузии в 1971 году и получила название "ЛилЬ-1 ". Эта система предназначена для перевозки щебня на расстояние 2,2 км. В трубе состав с грузом 25 т движется со скоростью 45 км в час. Вся система полностью автоматизирована и управляется всего лишь одним человеком. В Грузии была построена и вторая аналогичная система ("Лило2")-самая крупная в мире. Ее протяженность около 40 км, диаметр труб-1220 мм, производительность - 2 млн. т в год. По сравнению с автомобильным транспортом себестоимость доставки груза по трубопроводу в 2 раза, а эксплуатационные издержки в 3 раза меньше. Для обслуживания трубопроводной системы требуется около 60 человек, а автотранспортной системы той же производительности -1380.
Спрос на пневмоконтейнерные системы у нас чрезвычайно велик. Ныне ^ строительство предусматривается ^ проектах многих новых заводов и территориально-производственных комплексов. Всесоюзное промышленное Объединение "Союзтранспрогресс"
ввело в эксплуатацию в городе Горьком пневмоконтейнерную систему, подающую песок с берега Волги на завод железобетонных изделий. По проекту СКБ "Транспрогресс" в Тульской области для доставки щебня от карьера Берники до асфальтобетонного завода и железнодорожной станции сооружен трубопровод. Производительность этой системы - 300 тыс. т груза в год; протяженность трассы - 2,4 км.
Нет возможности перечислить даже все проектируемые системы грузового трубопроводного пневмотранспорта. Среди наиболее интересных назовем предназначенные для санитарной очистки в Москве, Ленинграде и Баку. В 1983 году в Ленинграде начала действовать первая в мире опытная система трубопроводного контейнерного транспорта для удаления бытовых отходов; ее протяженность-12 км. Когда завершится строительство системы из двух трубопроводов диаметром 1 220 мм, она будет ежегодно транспортировать 500 тысяч кубометров бытовых отходов на мусороперерабатывающий завод.
Приоритет в создании нового вида транспорта принадлежит СССР. Изобретения наших ученых и специалистов запатентованы в США, Англии, Японии, ФРГ, Канаде, Италии и других странах. Фирмы Японии закупили лицензию и по проектам СКБ "Транспрогресс" уже построили первые пневмоконтейнерные системы. Проектируются также системы для транспортировки бытовых отходов в Токио, для перевозки сыпучих материалов - цемента, гравия и др.
ТУРБОТРАНС
Так назван еще один вид непрерывного транспорта - конвейерные поезда с турбинным приводом.
В приводе системы использованы только два элемента турбины - сопла и рабочие лопатки. Сопла размещены на тяговых станциях, а рабочие лопатки - на силовой раме подвижного
става. Из сопла струя воды направляется на рабочие лопатки, что и заставляет состав из вагонеток на колесах перемещаться по проложенным путям. Сейчас авторы этого прогрессивного вида транспорта ведут поиски прочных и износостойких полимерных материалов, которые позволили бы вообще отказаться от колес и перемещать вагонетки-контейнеры по специальным направляющим из пластика.
После детальных исследований и расчетов на Раменском горно-обогатительном комбинате (Московская область) гюстроена первая в стране опытная кольцевая система "Турбо-7", по которой транспортируется песок из карьеров; длина пути - 2 км. Подвижной состав состоит из 370 вагонеток, его общая длина около 600 м; максимальная грузоподъемность - 250 т. Имеются две тяговые станции, на которых установлены насосы, подающие в сопла воду под давлением 3-4 атм.
Системы турботранса весьма эффективны, поскольку позволяют уменьшить потребность в автомобильном транспорте и, стало быть, сократить расход моторного топлива. Особенно целесообразно эксплуатировать их на крупных стройках, например при сооружении ГЭС, где приходится перемещать огромные количества грунта и бетона, а также других материалов. При помощи систем турботранса, скажем, плотины можно возводить за два-три года вместо обычных семидесяти лет.
УГОЛЬ - ПО ТРУБАМ
Во всем мире сейчас ведутся интенсивные работы, направленные на создание эффективных способов транспортировки каменного угля. Чрезвычайно актуальна эта задача и для нашей страны. Как известно, основные месторождения угля находятся на востоке СССР, а изрядная его часть нужна заводам и электростанциям Урала, Поволжья, Центра. Сибирские железнодорожные
магистрали уже сейчас работают пределе возможности, а между тем^ ближайшее десятилетие поток угля восточных районов в западные долже^ возрасти.
Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, подтвердили высокую эффективность транспортировки угля по трубопроводам в виде пульпы - водоугольной смеси. Углепроводы отличаются большей пропускной способностью при незначительной численности обслуживающего персонала. Такие магистрали сооружаются в короткие сроки; они совершенно не загрязняют окружающую среду.
Суть способа заключается в том, что уголь в местах добычи размельчается до фракций с частицами, не превышающими в диаметре 2,5 мм; затем они смешиваются в примерно равной пропорции с водой и перегоняются по трубопроводам с помощью насосов.
Ныне в разных странах по трубопроводам транспортируется не только уголь, но и концентраты железных и некоторых других руд. В частности, построена и эксплуатируется трубопроводная система для транспортировки железорудного концентрата.
У нас в Кузбассе уголь доставляется по трубам на Беловскую ГРЭС и фабрику обогащения Западно-Сибирского металлургического комбината. Действует углепровод и на Норильском горно-металлургическом комбинате. В широких масштабах применяются трубопроводы для доставки в отвалы шлаков металлургических предприятий.
Уже ведется строительство опытнопромышленного трубопровода протяженностью 250 км для транспортировки угля из Кузбасса в Новосибирск. При диаметре труб 426 мм и рабочем дав' лении 100 атм производительность его составит миллионы тонн угля в год. В районе шахты будет сооружена и фабрика пульпоприготовления.
Углепровод этот считается опытнопромышленным, потому что, кроме своего основного назначения
^и угля из шахты Кузбасса на Новосибирскую ТЭЦ-5, на нем будут отрабатываться основные технологические решения, режимы эксплуатации, а так^е проверяться оборудование. Это позволит на базе полученных результатов приступить впоследствии к созданию систем для транспортировки больших объемов угля на Урал и в европейскую часть страны.
Оценочные расчеты эффективности транспортировки по углепроводам 60-70 млн. т кузнецкого угля в год в европейскую часть страны показывают, что капитальные затраты на создание магистрали будут примерно в 1,5 раза меньше, чем на строительство новой железной дороги либо на развитие и реконструкцию имеющихся дорог. К этому нужно прибавить огромную экономию металла, резкое-в 12 разсокращение численности обслуживающего персонала (по сравнению с эксплуатацией железной дороги для перевозки эквивалентного количества топлива).
Трубопроводный транспорт эффективен, конечно, не только для перевозки угля. Уже разрабатываются проекты и обсуждаются вопросы прокладки трубопроводов для доставки железорудного концентрата с Лебединского горно-обогатительного комбината на фабрику окомкования Оскольского электрометаллургического комбината, руды с горнорудных предприятий Кривбасса на металлургические заводы Приднепровья и Донецкой области, с Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного комбината на Магнитогорский металлургический комбинат.
Эта статья названа "Транспорт будущего". Между тем большинство использованных в ней примеров - это Реальность сегодняшнего дня. Трубопроводы применяются уже так широко, что не считаться с этим при оценке современного экономического потенциала страны невозможно.
И все же это транспорт будущего. Ибо любое, даже самое мелкое воображение не способно представить, сколь широкий размах приобретут эти виды транспорта в грядущих столетиях. Наши потомки будут благодарны ученым и инженерам, смело экспериментирующим ныне в новой области техники, развивающим и совершенствующим высокоэффективную, принципиально новую технологию доставки грузов.