Текст книги "Юный техник, 2005 № 07"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 7 июль 2005

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

СОЗДАНО В РОССИИ
Верхом на рельсе

прокатились наши корреспонденты

Разговоры об этом виде транспорта шли уже давно. И вот наконец в канун 70-летия Московского метрополитена он начал функционировать.

Представьте себе, вы входите в трамвай, и он вдруг… взмывает в воздух! Примерно такое ощущение возникает в вагоне московского монорельса, начавшего возить экскурсантов по линии «Метро «Тимирязевская» – метро «Ботанический сад». Но лиха беда – начало. В будущем проектировщики и строители собираются создать еще нескольких линий монорельса не только в нашей столице, но и в Ростове-на-Дону, Ханты-Мансийске и Астане.

А вообще монорельс – довольно распространенный вид транспорта в мировой практике (см. «Подробности для любознательных»). Впрочем, у нас бы, наверное, он еще долго не появился, «помог» экономический кризис 1998 года. Дело в том, что поначалу метростроители собирались проложить в Москве второе подземное транспортное кольцо. Однако стоимость прокладки километрового участка метро колеблется от 35 до 110 млн. долларов. Строительство же километра эстакады для монорельса не дороже 20 млн. долларов.

Диспетчерская, откуда контролируют движение составов монорельса. Пока каждый состав водит машинист, но в будущем управление будет полностью автоматическое.

Эти цифры сообщили нам создатели отечественного монорельса из ОАО «Московские монорельсовые дороги» («ММД»). По словам одного из руководителей коллектива разработчиков, члена-корреспондента РАН, профессора Юрия Михайловича Соломонова, у монорельсовой дороги есть лишь один сравнимый по стоимости конкурент – скоростной трамвай, или «легкое метро». Но и он проигрывает по эксплуатационным характеристикам, в частности, по шуму и уровню безопасности.

Устроен же монорельс так. На расстоянии примерно 30 м друг от друга в землю на глубину до полутора десятков метров вкопаны прочные железобетонные опоры. Над землей они возвышаются на высоту от 6 до 15 м и соединены между собой эстакадой, по балкам которой движется поезд. Обычно он состоит из 6 вагончиков, рассчитанных на 34 человека каждый.

Хотя путешествие проходит на значительной высоте, монорельсовый транспорт безопаснее обычного. Колеса вагона обхватывают несущую балку с трех сторон: шесть маленьких колес по бокам, два больших – сверху. Если с ними что-то случится, специальная тележка прижмется к балке и затормозит состав.

Для снижения шума применены надувные резиновые колеса. Внутри них спрятаны металлические кольца, так что, даже если резина лопнет, вагон просто «сядет» на монорельс и спокойно доедет до ближайшей станции.

Депо – дом для составов монорельса.

Уровень шума вблизи дороги не превышает 65 Дб, что ниже уровня шума, создаваемого обычным автотранспортом (100 Дб). Достигнуто это за счет применения пневматических колес и линейного двигателя.

У такого двигателя нет никаких вращающихся частей, в частности, ротора. Он состоит из пассивного элемента (узкая металлическая полоса на балке) и активного, под днищем вагона, к которому подведен ток. Чтобы понять принцип действия линейного двигателя, достаточно вспомнить школьный опыт по демонстрации эффекта индукции. На катушку с обмоткой подается импульс тока, из нее вылетает металлический сердечник. Только сердечник в данном случае очень длинный – это сам монорельс. По нему и движется в зависимости от направления тока вперед или назад сам поезд-«катушка». Причем схема получилась столь экономичной, что московский монорельс потребляет энергии не больше, чем обычный трамвай.

Впрочем, российские разработчики монорельса и без магнитной подвески столкнулись с массой технических сложностей. Строить опытный участок пути и экспериментальный состав ОАО «ММД» начало совместно с Московским институтом теплотехники еще в 1999 году.

Так выглядит ходовая часть вагона.

Поначалу опять-таки хотели использовать зарубежный опыт, например, швейцарский. Однако выяснилось, что швейцарская электроника в наших природных условиях отказывает. Зимой – при морозах в 20 °C. Летом – в 30 – 40-градусную жару. Так что пришлось разрабатывать электронику заново. Создали и противообледенительную систему – такую же примерно, как на самолетах.

За прошедшие годы и эстакада, и сам монорельсовый поезд не раз изменялись. Что они собой представляют сейчас, мы попросили рассказать главного инженера московской монорельсовой транспортной системы Константина Викторовича Пахомова, и вместе с ним мы попали в депо – большой круглый ангар с прозрачным куполом-крышей. Посредине ангара углубление, похожее на большую цирковую арену, пересеченную Т-образным полотном монорельса, способным при необходимости поворачиваться вкруговую вместе с въехавшим на него поездом из шести вагончиков.

– Это поворотная балка, – поясняет Константин Викторович. – С ее помощью происходит подача составов на линию и, наоборот, снятие их – для мойки или ремонтно-профилактических работ.

В ремонтной зоне как раз кипит работа. Специалисты проверяют ходовую часть – большие на резиновом ходу колеса и поменьше – прижимные. Взбираемся по приставной лестнице в головной вагон, осматриваем салон и кабину машиниста, схожую с кабиной пилотируемого аппарата, – рабочее место оператора электроподвижного состава (ЭПС).

– Это кнопочная панель управления. Далее индикатор скорости движения в ручном режиме. Индикаторная панель противопожарной системы. Дисплей, как видите, заменяет многие стрелочные приборы, – комментирует Константин Викторович.

Первая линия московского монорельса.

Вагон московского монорельса на станции.

Возвращаемся в административный корпус, заходим поочередно в три просторные комнаты-диспетчерские с большими демонстрационными схемами на стенах. Отсюда контролируется работа всех систем – от энергоснабжения до безопасности, как на самом монорельсовом полотне с ЭПС, так и на станциях…

– На сегодняшний день принято сравнивать виды транспорта по пропускной способности, – продолжает пояснения К.В. Пахомов. – У метро это приблизительно 50 тысяч человек в час. У легкого метро (Бутовская линия) – 15–20 тысяч. Монорельс занимает нишу между легким метро и трамваем и способен перевозить около 3–7 тысяч человек в час.

– И когда же выйдете на проектную мощность?

– Этим мы сейчас и занимаемся. Необходимо завершить все виды испытаний, отладить все, как говорится, до последнего винтика. В служебном перечне указаны и автоматическое управление движением, и испытания имитацией возникновения нештатных ситуаций, и проверка работоспособности пожарной и охранной сигнализации… Всего 22 пункта. Одновременно готовим, тренируем и необходимый персонал. Когда все будет окончательно отлажено, тогда и начнется эксплуатация линии в рабочем режиме. Пока мы не выходим из запланированного графика…

Попрощавшись с К.В. Пахомовым, снова поднимаемся на эстакаду и занимаем места в вагончике монорельса. Через восемнадцать минут мы уже на «Тимирязевской». Традиционным метрополитеном пришлось бы добираться, как минимум, вдвое дольше.

И. АГАФОНОВ, С. ЗИГУНЕНКО, спецкоры «ЮТ»

Подробности для любознательных

МОНОРЕЛЬС В МИРЕ

Хотите верьте, хотите нет, но монорельс на Руси появился раньше, чем обычная железная дорога. Еще в 1820 году в подмосковном селе Мячково изобретатель Иван Эльманов построил «дорогу на столбах». Правда, вагончики, двигавшиеся по верхнему продольному брусу, тащили лошади, перемещавшиеся по земле. Тем не менее, пресса того времени восторженно встретила новинку. Писали даже о скором строительстве скоростного монорельса между Москвой и Петербургом, а также между Москвой и Нижним Новгородом.

Однако, как это часто бывает, о новшестве поговорили, да и забыли. И спустя год монорельс заново изобрел англичанин Генри Палмер. Причем в отличие от Эльманова, он сразу запатентовал свою разработку, нашел инвесторов, и в 1825 году при его участии была построена Чешунтская дорога на конной тяге.

Потом монорельс не раз переделывали и усовершенствовали, пока не появилась удобная конструкция на электрической тяге. В 1901 году между немецкими городами Бармен и Эльбюерфельд начала функционировать первая в мире монорельсовая дорога, которая действует и поныне. Кроме нее, опытные линии монорельса строили во Франции, Японии, США и некоторых других странах. Даже в СССР в 1976 году была пущена трасса пассажирского монорельса на территории Киевской выставки передового опыта.

Там же, в Киеве, спроектировали и линию «Березняки – Гидропарк» длиной 3,5 км, но построена она не была.

Кстати…

ГИБРИД МОНОРЕЛЬСА И ТАКСИ

Объединить достоинства общественного и индивидуального транспорта намерены в будущем наши специалисты. Вот что рассказал о «голубой мечте транспортников» исполнительный директор НТК «Инновационные транспортные технологии» Дмитрий Спольвинд.

Сегодня в мире насчитывается более миллиарда автомобилей. Именно они являются основным (до 90 %) источником загрязнения и шума в крупных городах. Кроме того, материальные потери от транспортных пробок – в частности, потраченные зря время и бензин – достигают в США 68 млрд. долларов в год. А в Японии автомобильные пробки ежегодно наносят ущерб в 12 трлн. иен (почти 100 млрд. долларов). Столь же астрономические цифры характерны и для других развитых стран.

Теперь вы понимаете, насколько актуален проект транспортной системы «Транскар», технические решения которой защищены патентом РФ № 2220063. Эта система дает возможность каждому пассажиру добраться непосредственно до станции назначения без промежуточных остановок. Она представляет собой легкий надземный подвесной комплекс, основу которого составляют двухместные пассажирские автоматические транспортные средства (АТС) и аналогичные грузовые капсулы.

При посадке в кабину пассажир вставляет транспортную карту в щель устройства оплаты проезда, набирает код адреса места назначения. И после нажатия кнопки «ход» двери АТС закрываются. Далее компьютер блока управления по сигналам от приемо-передающего устройства определяет точное местонахождение других капсул на пути. И в безопасный промежуток выводит АТС на основной путь.

Так, возможно, будет выглядеть кабина системы АТС.

В соответствии с программой маршрута капсула кратчайшим путем безостановочно следует до станции назначения. Здесь пассажир покидает ее, а АТС либо остается на этой станции, ожидая следующего пассажира, либо направляется диспетчером (или компьютером) на другую станцию, где есть потребность в свободных капсулах.

Станции в транспортной системе «Транскар» представляют собой своего рода разъезды, обеспечивающие безостановочное движение проходящих по основному пути АТС. Синхронизация движения в автоматической транспортной системе обеспечивается сигналами, подаваемыми через контактную сеть – например, через токонесущий рельс. А считывающие устройства на транспортных средствах синхронизируют указанные сигналы с информационными метками на путях, что позволяет с высокой точностью выдерживать дистанции между АТС.

Преимущества такой автоматической транспортной системы очевидны. Прежде всего, средняя скорость доставки пассажиров в городских условиях возрастает до 60 и более км/ч, что сокращает время поездки в 3–4 раза.

Как показывают расчеты, одно АТС способно произвести за сутки транспортную работу, эквивалентную 10–30 среднестатистическим личным автомобилям. При этом энергетические затраты на перевозку пассажиров будут в несколько раз ниже по сравнению с автомобильным и иными видами транспорта. Намного ниже и затраты на строительство пути «Транскара».

ИНФОРМАЦИЯ

ЯДЕРНЫЙ КОСМОЛЕТ ДЛЯ МАРСА.По словам вице-президента Российского научного центра «Курчатовский Институт» академика Николая Пономарева-Степного, Россия предлагает участникам международного проекта полета на Марс использовать российские разработки ядерных двигателей.

«Если сейчас принять решение на международном уровне и начать работы, – поддерживает своего коллегу главный конструктор Научно-исследовательского и конструкторского института имени Доллежаля Владимир Сметанников, – то к 2017 году мы сможем сделать такой двигатель и отправить пилотируемую экспедицию на Марс». Именно в это время, пояснил он, будет наблюдаться наилучшее противостояние Земли и Марса для реализации такого международного проекта.

ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ ЗАМЕДЛЯЕТ… ВЕТЕР. Между вращением Земли и атмосферными процессами существует взаимосвязь, которую удалось установить и описать количественно сотруднику российского гидрометцентра Николаю Сидоренкову. Ученый обратил внимание на сезонные изменения продолжительности земных суток. Тот факт, что Земля в январе и феврале вращается медленнее, объясняется, по мнению исследователя, интенсивным переносом воздушных масс в Северном полушарии с запада на восток, замедляющим вращение планеты.

В своих исследованиях Николай Сидоренков отмечает и более «тонкие» эффекты, связанные с передачей импульса атмосферы Земле при «трении» ветра о поверхность и давлении воздушных масс на горные хребты.

«КОЛЬЦЕМЕТ»– так называется новый тип оружия, который бьет точно и бесшумно. Он создан московскими изобретателями А.Царьковым и С.Сагаковым. В основу своего изобретения конструкторы положили всем известный арбалет, но вылетают из него не стрелы, на полет которых сильно влияет, например, ветер и другие погодные условия, а… пули. Только не совсем обычные – массивные, большого калибра.

Ствол кольцемета выполнен в виде трубки с винтовыми прорезями. В нее входит шток-толкатель, который соединен с тетивой. При спуске ее толкатель, как ему и положено, толкает пулю, разгоняя ее по стволу. А поскольку она имеет выступы, входящие в винтовые углубления ствола, то по ходу движения закручивается вдоль продольной оси, а потому и летит затем, не кувыркаясь…

Испытания показали, что новое оружие имеет придельную дальность более 100 м.

«ЭЛЕКТРОННЫЙ НОС»– установка для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ – начала функционировать в терминале московского международного аэропорта «Шереметьево-2». Отличаясь относительно небольшими размерами, аппарат способен уловить мельчайшие пары запрещенных к провозке соединений, не открывая чемодана или иной ручной клади. Такие системы позволяют фиксировать взрывчатые вещества, скрытые на теле человека, проходящего через арочный створ детектора, а также обнаруживать следы опасных веществ в пробах, взятых с различных предметов. Оборудование можно программировать для ввода в базу данных новых видов взрывчатых веществ.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Полет вокруг света за 67 часов и 2 минуты

В марте нынешнего года известный американский бизнесмен и путешественник Стив Фоссет, как известно, установил новый рекорд. Ранее он облетел земной шар в одиночку на воздушном шаре, а теперь проделал то же самое на самолете. Меня, как и многих, наверное, интересуют следующие вопросы, ответы на которые я нигде не нашел. Во-первых, почему самолет Фоссета был оборудован турбореактивным, а не турбовинтовым двигателем, который, как известно, экономичнее?

Тогда бы путешественнику не пришлось переживать, что горючее кончится раньше окончания полета. Во-вторых, чем он питался, как ему удалось трое суток не спать, управляя самолетом?

И, наконец, в-третьих, что будет дальше: можно ли считать, что Фоссет поставил последнюю точку в полетах вокруг земного шара?

Андрей Камышин,

г. Волгоград

Накопив достаточно денег на Чикагской бирже, где он первую половину жизни проработал брокером, Фоссет стал думать, как бы ему поинтереснее потратить приобретенное состояние? И не придумал ничего лучшего, как начать путешествовать. Но не обычным образом, как миллионы состоятельных туристов.

Сначала он совершил кругосветное путешествие на яхте. Потом в 2002 году после ряда неудачных попыток попал в Книгу рекордов Гиннесса, облетев земной шар в одиночку на аэростате за 14 суток. И наконец, решил осуществить такое же путешествие на самолете.

Сначала он попытался купить и переоборудовать для этой цели списанный сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд». Однако сделка не состоялась. Возможно, потому, что продавцы запросили за старый самолет слишком большую цену. А может, поразмыслив, Фоссет отказался от покупки сам – огромную машину пилотировать в одиночку сложно; да и уж больно прожорлив этот авиагигант.

Фоссет пошел проторенным путем. Помните, в 1986 году беспосадочный полет вокруг земного шара за 9 суток уже совершил экипаж в составе Джины Игер и Чака Рутана? Вот к Чаку и обратился Стив Фоссет. Он попросил его познакомить со своим братом Бартом Рутаном – конструктором рекордного самолета «Вояджер». А встретившись с ним, спросил: нельзя ли переделать «Вояджер» для одиночного полета?

Поразмыслив, Барт Рутан от идеи переделки отказался, сославшись на то, что одному человеку невозможно будет выдержать более чем недельный перелет. И предложил создать новый, более скоростной самолет, который бы смог совершить подобный перелет в 2–3 раза быстрее.

Оговорив детали контракта, партнеры ударили по рукам. Интересно, что каждая из сторон при этом решила подстраховаться. Фоссет на всякий случай сговорился со своим приятелем и старинным напарником по полетам на воздушных шарах сэром Ричардом Брэнсоном – основателем, генеральным директором и президентом фирмы Virgin Atlantic, что он будет запасным пилотом, а к тому еще и спонсором проекта. А Барт Рутан, занятый подготовкой к первому в мире частному суборбитальному полету на высоте более 100 км (подробности см. в «ЮТ» № 1 за 2005 г.), перепоручил новое задание своему заместителю Джону Каркову, который и стал ведущим конструктором проекта.

Конечно, работал он не один. Аэродинамик Джон Ронц разработал профили для крыла (он делал это и для самолета «Вояджер»), Джо Рудди проектировал планер, Чак Колеман разрабатывал системы управления и навигации самолета, а Боб Морган сконструировал шасси.

Маршрут перелета длиной в 40 234 км пролегал на высоте около 14 000 м, где дуют наиболее сильные попутные ветры.

В процессе разработки, по словам Каркова, группа не раз меняла саму концепцию летательного аппарата. Сначала разработчики хотели было совсем устранить фюзеляж и посадить летчика в одну из балок, соединивших крыло с хвостовым оперением. Но это привело бы к серьезным аэродинамическим проблемам, связанным с дальностью полета и летными качествами самолета. Была рассмотрена и обычная схема самолета, но из нее за прошедшие десятилетия конструкторы «выжали» все, что могли. В итоге оптимальным был признан тримаран – такая конфигурация самолета позволяет обеспечить дальний полет на большой высоте при сильном ветре.

Современная компьютерная техника позволяет инженерам изучить поведение конструкции, используя теорию динамики жидких течений. Помещая цифровую модель самолета «Глобалфлайер» в виртуальную аэродинамическую трубу, конструкторы оптимизировали его форму, даже не приступая к постройке.

На это ушло около двух лет. И лишь убедившись, что лучшего они добиться уж не смогут, создатели Clobal Flayer(«Всемирного летуна») приступили непосредственно к созданию летательного аппарата. (Заметим в скобках, что изначально самолет назывался «Козерог», поскольку маршрут полета намечалось проложить вдоль тропика Козерога вместо экватора, что несколько сокращало дистанцию, но позволяло не нарушить требований Международной авиационной федерации (FAI), предъявляемых к маршруту. Но Ричард Брэнсон предложил переименовать проект, напомнив, что «Козерогом-1» в одном из фантастических фильмов назывался космический корабль, на котором экипаж должен был лететь на Марс, но так туда и не попал.)

Самолет « Глобалфлайер» в полете.

Не удалось купить и тот двигатель, на который поначалу рассчитывалась конструкция. Оказалось, что их уже не выпускает промышленность. Тогда пришлось остановить свой выбор на турбовентиляторном двигателе FJ44-3 фирмы Williams, у которого оказался больший аппетит. Тем не менее, расчеты показали: если проложить трассу перелета с умом и толком, горючего должно хватить на облет всего земного шара с посадкой в исходной точке.

Сборка самолета началась в сентябре 2002 года. При этом единственными металлическими конструкциями, не считая электроники и двигателя, оказались алюминиевые стойки шасси и моторама. Все остальное было изготовлено из углепластика и прочих композитов. В итоге 83 % веса пришлось на топливо. (К слову, «Вояджер» имел весовую составляющую топлива 72 %.)

Пока шли летные испытания самолета, к полету готовился и сам Стив Фоссет. Во-первых, несмотря на свои 60 лет, он каждое утро пробегал до 8 миль, поддерживая физическую форму, а также регулярно совершенствовал летное мастерство. Во-вторых, по его заказу диетологи разработали для полета специальное меню, состоявшее в основном из шоколадно-белкового витаминизированного коктейля, сухую смесь которого надо было в полете разводить молоком. В кабину был поставлен биотуалет размером с ящик письменного стола, а само пилотское кресло раскладывалось так, что большую часть пути пилот мог управлять полетом лежа. Не был забыт, конечно, и автопилот, который мог самостоятельно вести самолет, запрашивая свои координаты у системы GPS и корректируя маршрут таким образом, чтобы попутные ветры позволяли увеличить скорость полета на 90 – 180 и более километров в час.

И вот 3 марта 2005 года Стив Фоссет осторожно разогнал «летающий бак» по 5-километровой взлетной полосе аэродрома Салина в Калифорнии и поднял перегруженную машину в воздух. Самая опасная фаза полета была преодолена.

Дальше было уж легче. Хотя тоже не обошлось без неприятностей. То навигационная система забарахлила, то расход горючего оказался больше расчетного (1180 кг вообще непостижимым образом куда-то исчезли – возможно, испарились через микротрещины в баках)… Так что последние сутки пилот совсем не спал, волновался и переживал. Говорят, он даже принимал специальные медикаменты, чтобы поддерживать свой организм в тонусе. Но на последних литрах горючего все же дотянул до той самой полосы, с которой и стартовал, закончив свой полет спустя 67 часов и 2 минуты после взлета.

Что дальше? Планов немало.

В будущем Фоссет намерен попробовать совершить кругосветный перелет на планере, совсем без горючего. Есть также идея проложить маршрут перелета строго по экватору или, напротив, по меридиану через оба полюса. Наконец, имеется предложение нашего конструктора и спортсмена В.Белоконя устроить кругосветные гонки на подобных самолетах, аналогично тому, как ныне ходят вокруг земного шара крейсерские яхты.

С. НИКОЛАЕВ

Технические данные самолета

Высота… 3,6 м

Длина… 11,7 м

Размах крыла… 35 м

Масса пустого самолета… 1600 кг

Масса с полной загрузкой… 10 000 кг

Максимальная скорость… 440 км/ч