Паршинцев А.И.
31.03.2018г.
Для развития промышленности и улучшения жизни граждан необходимо создать на всей территории России равномерную комфортную высокотехнологичную среду жизнедеятельности, которая максимально подходит для эффективной эксплуатации наших богатых природно-возобновляемых ресурсов. Этому во многом мешают наши колоссальные расстояния и суровый климат, часто превращающие доставку людей и грузов в дело мучительное, долгое и очень дорогое. Поэтому нам, как никому на планете, необходим комфортный, высоко производительный, безопасный транспорт с реактивными скоростями и экономичностью велосипеда.
К сожалению, обычные скоростные или магнитолевитационные поезда при стеснённых финансовых возможностях России и в силу ряда харатеристик не решают поставленную задачу. Однако, около четырёх лет назад, автора данной статьи заинтересовала идея, реализованная в Петербургском государственного университета путей сообщения (ПГУПС) в виде рабочего образца одиночной грузовой скоростной платформы на магнитном подвесе.
Главной проблемой высоких скоростей является очень большое встречное аэродинамическое сопротивление. На проектной скорости (500 км/ч) оно геометрически увеличивает энергопотребление на тонну/км, потребляя в моменте 2,3 МВт при перевозке только одного контейнера 40 тонн. Ещё возникает необходимость в соблюдении очень больших дистанций между платформами (5км), необходимых для аварийного торможения, что снижает общую пропускную способность дорогих магнитных линий. Кроме того, оказалось некуда пристроить длинные обтекатели, в следствие чего платформы пробуют сдваивать. Поэтому на дорогой и расточительный проект контейнерной магнитной магистрали между морским портом Усть-Луга (Петербург) и Москвой длинной 829 км инвестора не нашлось.
Более полное описание проекта здесь.
Сравнение технико-экономических характеристик указанной магнитолевитацонной транспортной системы с обычным ж.д. транспортом на электровозной тяге показывает, что при очень высоких затратах на строительство линий и расходов на эксплуатацию, высокая скорость одиночных платформ сопровождается ничтожной пропускной способностью линии.
Но его разработчики справедливо надеются на Государственную поддержку, поскольку их главная концептуальная идея одиночных платформ в своём развитии ведёт к созданию безупречного в экологическом смысле, очень комфортного, бесшумного универсального беспересадочного глобального грузопассажирского такси, которое забирает груз или человека с его адреса в одном поселении и доставляет его в любое место в другом. Грузоподъёмность платформ (40т) рассчитана на морские контейнеры, но так же можно возить людей в индивидуальных объёмных транспортных модулях, представляющих из себя, например, соразмерное контейнерам мобильные помещения квартир или работающие автономные производственные модули гибких мобильных производств.
Само движение на магнитной подушке человеком не ощущается, поэтому индивидуальные жилые модули платформы могут перевозить, например, ночью с заснувшими людьми. Многим должны понравиться такие путешествия не выходя из дома, а для экономии энергии скорость модулей можно снизить например до 150 км/ч., в результате потребление энергии геометрически снизится с 2300 до 75 Квт. К тому же, становится уже ненужным длинный обтекатель. Вполне доступная способность беспилотных платформ отклоняться на ходу с междугородних магистралей на другие параллельные ветки, позволит строить воль них отчасти или полностью мобильные линейные города с собственными сквозными параллельными многоуровневыми среднескоростными и низкоскоростными магнитными линиями. Платформы с заправочными и зарядными станциями смогут по ним обеспечить порционную доставку и распределение всех видов коммунальных энергий, что позволяет полностью отказаться всем объектам городов от труб и других инженерных сетей «привязывающих» их к месту. Указанная мобильность линейно-сетевой среды, (которую для краткости автор назвал «Линейность»), позволяет многим сборно-разборным модульным объектам перемещаться по магистралям и параллельным городским путям вслед за тёплым климатическим фронтом на всех континентах. Это позволит людям всё время жить в тёплом комфортном климате и экономить гораздо больше энергии на отоплении мобильного жилья и модульных производств, чем её требуется на эпизодические перемещения.
Рассматриваемая мобильность невозможна без идеального по безопасности транспорта и магнитные платформы ПГУПС для этого подходят лучше всего. В их конструкции нет изнашивающихся частей и содержится минимум деталей. И в самом деле, платформа состоит из стальной рамы с намертво закреплёнными в ней постоянными магнитами и роторными обмотками синхронных линейных двигателей. Такая простая до примитивности конструкция на сто процентов исключает вероятность аварии по причине внутренних поломок.
По мере развития данной транспортной сети автор видит бесконечный ряд оптимизаций ведущих к сокращению материального содержания всей существующей среды жизнедеятельности человека в десятки раз. Комфорт и экономичность Линейности будут инициировать децентрализацию населения современных концентрических городов. Мобильность и высокая пространственная распределённость Линейности во всех территориях создаст гораздо больший доступ к природно-возобновляемым ресурсам, поэтому логичным следствием станет постепенный отказ от добычи ископаемых в пользу переработки возобновляемого сырья. Это подтверждается известной в архитектуре теорией строительства линейных городов. Что касается цивилизационных вызовов в виде глобальных проблем перенаселения, голода, влияния промышленных выбросов на изменение климата и прочее, то в принципе, они тоже оказываются Линейностью решаемыми или данные кризисы сильно сдвигаются во времени, минимум до следующего столетия.
Более подробно про Линейность можно почитать в сокращённом варианте Концепции, однако данная статья пока не получила законченный вид, поскольку проект магнитолевитационного контейнерного моста ПГУПС всё-таки остаётся очень далёк от идеала, с его недостаточной экономичностью, слабой производительностью и подверженностью платформ в пути различным погодным и иным воздействиям.
По мнению автора, для усовершенствования проекта данной транспортной сети, можно применить внутреннюю физику процессов, контейнерного трубного пневмотранспорта(КТПТ).
Уже двести лет инженеры пытаются встроить в современную городскую среду прямоугольные трубы большого или малого сечения с колёсными грузовыми и пассажирскими модулями, которые разгоняются воздухом. Это стремление понятно, поскольку в скоростных трубах транспорт почти не ограничен в скоростях за счёт отсутствия встречного аэродинамического сопротивления, «съедающего» в открытом пространстве 90% энергии аналогичных машин. Одновременно, в трубных транспортных трактах присутствует всегда защищённое от внешней среды идеально ровное дорожное полотно, а в дистанциях между машинами образуются огромные «воздушные подушки безопасности», исключающие их резкое столкновение в плотном одностороннем потоке. На высоких скоростях в трубах эффективно работают пневматические законы, обеспечивающие постоянный обмен кинетической энергией между всеми участниками транспортного потока на спусках и подъёмах, при старте и торможении.
Если сказать иначе, то в трубах общая энергия на высокоскоростное движение потоков представляет из себя сумму небольших энергетических затрат каждого участника потока, затраченную на трение воздуха по гладким внутренним поверхностям трубы своего короткого участка. Поэтому при скорости движения плотных потоков 500 км/ч, транспортным средствам теоретически требуются на перевозку в сотни раз меньшие энергии, чем на той же скорости по открытых дорогам. В данной ситуации мощность двигателей автономных машин в трубах можно сокращать в сотни раз, а аккумуляторы вместе с электрическими цепями в них становятся рудиментом. Этим объясняется низкая цена всего подвижного состава в трубе. Кроме того, за счёт трения воздуха о внутренние поверхности трубы, будет создаваться небольшое тепло, которое без преобразований может с потоком направляться на обогрев зданий Линейности, поэтому можно смело сказать, что данный трубный транспорт перемещает грузы без затраты энергий. Благодаря «воздушным подушкам безопасности» в дистанциях и безотказности платформ, плотность транспортных групп с недорогими грузами (которых по статистике 95%) можно увеличить минимум в двадцать раз.
Таким образом, очень дешёвый трубный бесконтактный магнитолевитационный или воздушный высокоскоростной транспорт гигантской производительности без затрат энергии сможет заменить все виды перевозок. Это, вероятно, приведёт к существенному сокращению всего материального мира созданного человеком, которое представляется не только в виде отказа от современного транспорта или энергетики, но и в сокращении количества объектов любого назначения. В идеальном, но вполне доступном варианте сочетания её основных элементов видится сокращение потребления добываемых и восстанавливаемых ресурсов в пятьдесят раз.
Одновременно возникают новые условия, обеспечивающие повышение производительности труда в Линейности в сто раз. Дело в том, что полной роботизации Линейности содействуют довольно простые операции её обслуживания и компактность простой и предельно упорядоченной структуры. Например, коммунальное облуживание всех элементов мобильной и статичной частей Линейности полностью исполняется автопилотируемыми платформами трубной системы, которые способны перевозить на себе сменные модули станций для заправки различными энергиями ёмкостей и аккумуляторов статичных и мобильных жилых и производственных модульных помещений. Кроме того, в Линейности человек физически не может оказаться в пространствах перемещений где ездят и функционируют машины-роботы, что тоже сильно упрощает решаемые ими задачи и уменьшает сложность конструкций. С помощью дешёвых и предельно экономичных автопилотируемых и трансформируемых под конкретные задания платформ, формируются условия для безостановочного использования всего подвижного состава, в результате чего получается удивительный транспорт не требующий городских стоянок. Поэтому время окупаемости проекта контейнерного моста ПГУПС может сократится с 20 лет до 6 месяцев или ещё быстрее, поскольку можно останавливать все другие виды транспортного сообщения.
Как уже говорилось, низкая вероятность аварий идеальной по безопасности транспортной системы, экономически оправдывает редчайшие случаи потерь десятков или сотен платформ с дешёвым грузом и затрат на ремонт труб. Однако отдельно формируемые группы пассажирского транспорта должны иметь дистанции, достаточные для плавного экстренного аварийного торможения.
Заканчивая, можно сказать, что максимальная производительность только одного указанного трубного грузового моста оказывается сравнимой с утроенной перевозкой всех грузов между Азией и Европой, что создаёт более чем достаточный запас для межконтинентального транзита и локальных грузопассажирских перевозок всего по одной скоростной трубе, не используя бесконечное множество относительно свободных резервных параллельных высоко или среднескоростных труб в производственно-бытовой среде глобальной Линейности. Для исключения терактов на транспорте и в самой Линейности согласно новым условиям возможно внедрение тоже принципиально новой универсальной системы защиты.
В военном плане, равномерное распределение населения на огромных территориях и способность к быстрой эвакуации из зон ядерного удара минимизирует потери. Вся Линейность при угрозе удара способна за 15 минут переместиться в специальные укрытия, находящиеся на расстоянии до 120 км. Перемещение Линейности в ближайшие естественные укрытия займёт около 5 минут. Короткая по времени концентрация различных средств вооружений и личного состава в любой точке на границах страны, предупредит любое внешнее вмешательство. Гибкость и мобильность роботизированных мобильных производств позволяет их перестроить на выпуск различного оружия в течении нескольких минут. При любых разрушениях транспортная сеть быстро восстанавливается роботизированными платформами из запаса унифицированных деталей применяемых в качестве элементов мобильных зданий (типа «Лего»).
Времени на разработку и строительство основных элементов первых проектов Линейности в связи с их довольно простой конструкцией потребуется не более пяти лет. Следует сказать, что такой небольшой срок связан с тем, что простая конструкция ядра линейности в виде трубной транспортной системы, в отличие от других систем, легко поддаётся роботизированному строительству. Более подробное описание Линейности с иллюстрациями дано на сайте автора
Автор уверен, что в данных благоприятных условиях Линейность быстро создаст товарно-продуктовое изобилие и вызовет почти стопроцентная «благородную» безработицу, освобождающую человечество от рутинного труда для жизни в своё удовольствие. Не станет денег, банков, войн за ресурсы, оружия и военной промышленности. Высвобождение огромного человеческого ресурса найдёт применение в науке, культуре и так далее. Или каждому можно будет всю жизнь прожить праздно.
Концепция Линейности, как идея, недавно рассматривалась Минтрансом РФ в части транспортной составляющей. В принципиально важной для автора части экспертного заключения говорится, что «предложенная концепция носит характер «инновационной идеи», которая может быть развита в технологических аспектах, модельных решениях, опытных образцах на полигонах. Технико-технологические оценки скоростей (транспорта в трубах) волне логичны, поскольку построены на элементарных знаниях физики».
В завершение статьи, автор приглашает выказывать своё мнение и идеи на любую тему Линейности. Они будут с разрешения напечатаны на его сайте.
