ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 97
Скачиваний: 0
Надо сказать, что вообще французы очень далеко продви нулись в своих работах. Они начали проектировать «Аэротрэн» в 1965 году. Четыре года продолжались эксперименты на модели в половину натуральной величины. Вагон ходил по замкнутому кольцу длиной около 7 километров. Сначала в ка честве двигателей использовались пропеллеры, потом — авиа ционные реактивные двигатели. В 1967 году на одном из заез дов он показал рекордную скорость — 442 километра в час. Интересно, что во время движения воздушная подушка под держивается автоматически, за счет скорости полета, и венти ляторы, создающие подушку на стоянке, можно отключить. Конструкторы полагают, что «Аэротрэн» достигнет и 800-кило метрового рубежа.
Результаты испытаний оказались настолько обнадежива ющими, что, не дожидаясь окончания экспериментов, француз ское министерство коммуникаций начало строить первую в мире магистральную дорогу для поездов на воздушной подуаіке. Она пройдет между Парижем и Орлеаном. По ней будут пущены вагоны, рассчитанные на 80 пассажиров. Они покро ют ПО километров, разделяющие эти города, меньше чем за полчаса. В городской черте поезд будет ехать с малой скоро стью на автомобильных колесах, которые потом, когда вклю чат вентиляторы воздушной подушки, будут убраны наподо бие шасси самолета. Движение на колесах сделает «Аэротрэн» достаточно тихим и приемлемым для городских улиц. Строит ся дорога довольно быстро для экспериментальной трассы — 2 километра в месяц.
Дорогу другой конструкции сооружают в Лионе. Ее ав тор— профессор Барталоне, работающий в Лионском универ ситете. В поезде УРБА, создаваемом по его проекту, вентиля торы не нагнетают воздух под днище вагона, а, наоборот, вы качивают его из полой балки, в которую введена опорная пластина, соединенная с крышей вагона стойками. Воздух, проходя в щель между пластиной и балкой, приподнимает ва гон, и он висит на слое «воздушной смазш». Таким образом, поезд УРБА не опирается на .балку, а подвешен к ней. Профес сор Барталоне считает, что шум, создаваемый его поездом, не превысит шума автобуса, а затраты на строительство будут вдвое ниже, чем при сооружении метрополитена при той же •провозной способности.
Так это или нет — покажет время.
Что же касается двигателей, то они продолжают оставаться самой уязвимой деталью всех этих поездов. «Аэротрэн» в су ществующем варианте снабжен реактивными двигателями. Ко нечно, это наиболее напрашивающееся решение для экипажа, лишенного колес. Но что делать с шумом? Он может стать серьезным препятствием в рашространенни таких дорог. Преимущество железной дороги в том, что она доставляет пас-
сажира прямо в город. Для ревущего авиадвигателя путь-в город закрыт. Снова тупик? И здесь, словно добрые маги, на сцену выходят электрики. В руках у них — линейные двигате ли переменного тока. Впервые такие двигатели были примене ны на авианосцах — для привода катапульт, выбрасывающих самолеты. О них следует сказать несколько слов особо.
Обычный двигатель переменного тока устроен так. По ок ружности неподвижного барабана — статора — уложена об мотка. Переменный ток создает во внутреннем, пустом про странстве барабана так называемое бегущее магнитное иоле. Оно увлекает за собой стальной цилиндр, оидящиігна подшип никах, •— ротор и заставляет его вращаться.
Однако бегущее поле не обязательно должно быть враща ющимся. Если обмотки не свивать в кольцо, а растянуть в длинную плоскую ленту, бегущее поле все равно возникнет. Оно будет быстро скользить вдоль катушки. Положите на нее металлическую полоску — и полоску мгновенно швырнет не видимая рука. То же самое будет, если полоску укрепить не подвижно, а обмотке дать свободу: она полетит в противопо ложную сторону, отталкиваясь своим бегущим полем.
Остается только укрепить обмотку на вагоне, а «палочку» повернутого «Т» сделать металлической: лучше всего — алю миниевой. Вот теперь вагон на воздушной подушке станет ско ростным и бесшумным.
У этого двигателя |
множество преимуществ. Ему не нужна |
||
зубчатая |
передача к |
колесам |
(да и колес-то нет!)—значит, |
он будет |
долговечен |
и, как |
всякий электромотор, надежен, |
тем более, что половина его —это находящийся снаружи рельс. Он может не только мчать вагон вперед, но с такой же силой тормозить — стоит ли объяснять, насколько это важно для бесколесного экипажа.
Фирма «Гаррет Корн», производящая линейные двигатели, считает, что на железной дороге они вполне заменяют реак тивные вплоть до скоростей порядка 800 километров в час. У них вполне прилична и мощность: она достигает 2500 лошади ных сил. Правда, для того чтобы ее получить, приходится сде лать обмотку неподвижной — очень существенное «но» в его конструкции. Подумайте только, ведь это означает, что двига тель растянется вдоль по всему пути, на многие сотни, если не тысячи километров. Очень походит на беспочвенную фанта зию, не так ли?
Но в технике решают не эмоции, как бы ни были они горя чи, а холодные формулы. Японские железнодорожники сна чала тоже было отдавали предпочтение поезду с движущейся обмоткой. Однако опыты, которые они провели, убедили в бес перспективности этого типа двигателя. Скорость 320 — 340 ки лометров в час для него — предел. К тому же осложнил дело один невинный вопрос: как подавать двигателю электроэнер-
3. З а к а з 2288 |
33 |
гию? Создать надежно работающий контакт ари такой скоро сти чрезвычайно сложно, а поставить в вагоне дизель-генера тор нельзя, потому что в условиях Японии дорогу приходится прокладывать через множество тоннелей, и если поезд остано вится там, выхлопные газы дизеля отравят пассажиров. И японцы решились на смелый шаг: сделать на трассе будущей «авиажелезной» дороги Токио — Осака неподвижный линей ный двигатель ДЛИНОЙ больше 500 километров! В декабре 1969 года они уже испытали работоспособность его небольшого от резка. Вагон поезда на воздушной подушке промчался над ним со -скоростью 450 километров в час.
К сожалению, у воздушной подушки есть два недостатка: она требует сравнительно небольшого расстояния между ва гоном и рельсом, поэтому балка должна быть сделана очень гладкой (это довольно чувствительно отзывается на ее стои мости), а, во-вторых, вентиляторы, накачивающие воздух под днище вагона, неизбежно будут шуметь. А как хотелось бы создать воистину бесшумный, «летящий» поезд.
И взоры изобретателей обращаются к магниту и магнит ным силам.
Подражая «гробу Магомета»
За последние годы было придумано немало сплавов, позво ляющих создавать очень мощные магниты. В Англии фирма «Мэгнрзйл»— «Магнитный рельс» — предлагает всем желаю щим длинные, в несколько десятков метров бруски, набранные из множества маленьких магнитов. Магниты эти отлиты из сплава бария и стронция. Они создают в .сто раз более мощное магнитное поле, чем обычные — из сплава алюминия и ко бальта. Если на днище вагона укрепить такие же бруски, но повернутые так, чтобы они встречались с рельсом одноимен ными полюсами, сила отталкивания поднимет вагон весом бо лее 30 тонн на 3 сантиметра. Однако специалисты считают, что это слишком мало.
По-их мнению, лучше воспользоваться не постоянными маг нитами, а электромагнитами, и не простыми, а сверхпроводя щими. В этом случае вагон поднимется на десятикратно боль шую высоту. Даже небольшое бревно, очутившееся на дороге, не остановит поезда.
Как же устроены сверхпроводящие магниты? Это довольнобольших размеров замкнутая петля из проволоки— сплава ти тана с ниобием или галлия с ванадием. Когда ее погружают в
жидкий гелий, сопротивление |
проволоки падает |
до |
нуля — |
|
это |
и есть сверхпроводимость. По сверхпроводнику |
может |
||
течь |
ток в сотни тысяч ампер, и проволока не |
нагреется |
||
даже на сотую градуса, тогда |
как обычный, несверхпроводя |
|||
щий |
провод при таком токе мгновенно бы испарился. Вот та- |
|||
34
кая петля — контур — и ставится под днищем «магнитного» вагона.
Мощность магнита, его притягивающая (или отталкиваю щая,— как угодно) сила, зависит от тока. При токе в сотни тысяч ампер электромагнит легко удержит на весу многотон ный вагон. Но откуда взять второй магнит, от которого будет отталкиваться магнит вагона? Неужели придется вдоль всего пути протягивать сверхпроводящую проволоку и охлаждать ее жидким гелием? На это ведь никаких денег не хватит!
«Слухи о моей смерти несколько преувеличены»,-—сказал Марк Твен, прочитав в какой-то американской газете напе чатанный по ошибке свой собственный некролог. Преувеличе ны и страхи по поводу магнита в полотне дороги. А вернее, просто раздуты. Дело в том, что прокладывать сверхпроводя щую линию нет нужды: ее вполне заменят замкнутые контуры из толстых алюминиевых полос, спрятанные в бетонном по-, лотне дороги. Когда вагон будет .пролетать над ними, в конту рах на короткое время возбудится ток в несколько тысяч ам пер (спасибо законам электромагнитной индукции!), — этого вполне достаточно, чтобы создать силу отталкивания и удер жать поезд на весу. А поскольку вагон пролетает над конту ром очень быстро,-—ток, мгновенно возбудившись, -мгновен но же исчезает,— и опасности, что эти тысячи ампер испарят алюминий, нет.
На скорости около 16 километров в час поезд, до того ка тившийся на колесах, начнет «всплывать». При 30 километрах в час он поднимется уже более чем на 10 сантиметров, а при 480 километрах в час высота полета достигнет 30 сантиметров.
Чтобы поезд не сошел с путевой балки, «Аэротрэну» нужен направляющий гребень. «Магнитный поезд» обойдется без не го. Сила магнитного поля застабилизирует его движение, не даст отклониться от оси дороги.
Несмотря на кажущуюся фантастичность проекта, японские железнодорожники всерьез подумывают о применении магнит ной подвески на новой сверхскоростной—500 километров в час! — линии «Токайдо-Ш». Модель такого 12-вагонного поез да, рассчитанного на 1000 пассажиров, демонстрировалась на международной «Экспо-70».
Одна из серьезных проблем, которую надо решить, прежде
чем люди |
займут места в этом поезде, — это защита от |
мощ |
ного поля |
сверхпроводящих магнитов. Человек привык |
жить |
в слабом «магнитном климате» Земли, его организм чутко от зывается даже на весьма незначительные изменения напря женности. Как повлияют мощные поля на самочувствие — пока еще до конца не ясно.
А может быть, все-таки постоянные магниты победят? В одной из лабораторий нашей страны созданы уникальные маг ниты, в 4—5 раз более мощные, чем магниты английской фир-
3* |
35 |
мы, о которой шла речь. В них впервые удалось «включить з работу» в качестве элементарных магнитиков все атомы ме талла, из которого отлит этот магнит-богатырь.
Соперничая с авиацией...
Но приверженцы колес не сдаются. «Возможности этого древнейшего изобретения еще не исчерпаны!» — утверждают они. Наверное, нужно очень верить в возможности техники, чтобы сейчас, когда всюду проектируют бесколеоные, летаю щие вагоны, отстаивать идею поезда, где колеса и путь поме нялись местами.
Итак, представьте уходящие вдаль два ряда высоких стол бов. На каждом—колесо. Внезапно они начинают вращаться. Все быстрее, быстрее, — и вдруг откуда-то из-за горизонта вы скакивает и с .невероятной быстротой мелькает мимо длинный, метров в двести, вагон. Он проносится, гремя реактивными двигателями, прошло не больше пяти секунд, мы еще даже не успели сообразить, что случилось, а он уже далеко, едва виден, и колеса на столбах крутятся все медленнее, медленнее, мед леннее...
Так будет выглядеть сверхскоростной поезд, развивающий больше 1000 километров в час. Его разрабатывает сотрудник Токийского университета профессор Фукуда. Вагон будет за бирать сразу тысячу пассажиров, — столько, сколько сегодня берет 12-вагонный состав. Вдоль вагона, напоминающего фю зеляж самолета, только без крыльев, прикреплены длинные тонкие «плавники». Ими вагон опирается на колеса, стоящие вдоль всего пути на столбах. Перед приближением поезда они раскручиваются электромоторами, чтобы свести трение между «плавниками» и колесами до минимума. В черте города, где самолетные двигатели включать нельзя, поезд-вагон движет ся, подталкиваемый колесами. Скорость невелика, каких-ни будь 200 километров в час, да больше и не нужно. Зато, вы рвавшись на простор, он быстро развивает максимальную ско рость. Теперь колеса нужны ему только в качестве опоры.
Небольшая модель такого вагона длиной около 7 метров, оснащенная ракетным двигателем, развила на 250-метровом испытательном отрезке пути скорость в 1140 километров в час. Для любого поезда самое важное — уметь преодолевать подъ емы и повороты. Испытания проходили по всей строгости: на трассе, состоящей из подъема, спуска и закругления. Расчеты ученого подтвердились, система управления надежно держала поезд «в узде», не давала ему сойти с колес.
Однако и это еще не предел скорости. Изобретатели хотят всерьез спорить со сверхзвуковой авиацией.