Выпуск №102

Содержание:

    события

             1.  В Москве могут появиться ветроэлектростанции

           2. Поезд на воздушной подушке... в Китае!

        статьи

             3.  Верхом на палочнике

      А это на общетрепещущие темы:

             4.  Крыло с обратной стреловидностью

В Москве могут появиться ветроэлектростанции

      Столичные градоначальники хотят заставить одну из природных стихий вырабатывать электричество для нужд мегаполиса. Возможно, вскоре в Москве начнется серийное производство ветроэлектростанции, уже завершены испытания опытного образца. По словам специалистов, при условии правильного размещения ветроэлектростанции могут давать значительное количество электроэнергии. Для дальнейшего изучения возможностей получения стихийного электричества решено создать специальную комиссию. Ее участники, в основном работающие в топливно-энергетической сфере города, не только станут принимать новые экспериментальные образцы установок, но и предложат рекомендации по запуску их в промышленное производство. Правда, предварительно на рассмотрение комиссии должны быть представлены убедительные доказательства преимущества таких ветряков перед обычными электростанциями.
 

вверх страницы

Поезд на воздушной подушке... в Китае!
 

Китайские чиновники от авиации, должно быть, на седьмом небе от счастья. В 2003 году они пустили новый поезд на воздушной подушке, который доставит пассажиров из аэропорта Пудун в Шанхайский финансовый центр за какие-то восемь минут. Электромагниты приподнимают вагоны и толкают их вперед. Все системы поезда разработаны немецкой фирмой Siemens. Фокус в том, чтобы поезд не сошел с рельс. Для этого специальные датчики производят замеры 100 тыс. раз каждую секунду. В январе началось тестирование 20-мильной трассы. Запуск в промышленную эксплуатацию состоялся в 2004 году.
 

вверх страницы

Верхом на палочнике
 

         На второй рельсе -сэкономить!
        Можно сказать, что скорому появлению на улицах города современного и удобного монорельсового транспорта москвичи обязаны российской бедности. Сторонники строительства второго кольца метрополитена сдались только во время кризиса 1997 года, когда стало ясно, что городской бюджет не потянет такой проект. Минимальная стоимость прокладки метро открытым способом, не пряча поезда под землю, -$35 млн за километр. Если прокладывать линии под землей, то километр пути дорожает до $110 млн. А вот создатели отечественного монорельса - ОАО "Московские монорельсовые дороги"("ММД") - утверждают, что для них строительство километра эстакады обходится не дороже $20 млн. У монорельсовой дороги есть единственный сравнимый по стоимости конкурент: скоростной трамвай, который иногда еще называют "легким метро". Но он проигрывает по эксплуатационным характеристикам - в первую очередь, по шуму и уровню безопасности. К тому же монорельс можно возвести над зелеными массивами, где прокладка обычных дорог нежелательна или губительна для ландшафта. Всем этим достоинства монорельса далеко не исчерпываются.
           

            Движение по линии
          Формально, "монорельсовый транспорт - это транспортная система, в которой подвижной состав перемещается по балке (монорельсу), установленной на опорах на некотором расстоянии над землей". Как рассказывает генеральный менеджер ОАО "ММД" Михаил Соломонов, опоры столичной монорельсовой дороги будут разнесены на 30 метров, а максимальная высота, на которой "бегает" состав, превысит 15 метров (там, где трасса пересечет Октябрьскую железную дорогу). В среднем же высота опор будет около 6-7 метров. В некоторых местах перепад уровней дороги достигнет 7° -не американские горки, конечно, но вполне ощутимо.
          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, лишь чуть-чуть накренившись, и спокойно на кольцах дойдет до ближайшей станции. Для повышения надежности самого монорельса, на нем предусмотрены деформационные швы - не поперечные, как на обычной железной дороге, а уголком, чтобы колеса всегда находились на плоскости рельса.
            Уровень шума вблизи дороги не превысит 65 Дб, что сравнимо с громкостью человеческого разговора. (Уровень шума обычной автострады - более 100 Дб.) Так что монорельс можно назвать самым бесшумным московским транспортом - внутри него можно беседовать, не повышая голоса. "Внутри вагонов шум не превышает 60 Дб. В основном он возникает из-за работы кондиционера, - говорит Соломонов. - А больше в нашем монорельсе и греметь-то нечему". Снижение шума достигается за счет применения пневматических колес и линейного двигателя.
              У такого двигателя нет никаких вращающихся частей, в частности редуктора. Он состоит из пассивного элемента (узкая металлическая полоса) на балке и активного, к которому подведен ток, на днище вагона. Чтобы понять принцип действия линейного двигателя достаточно вспомнить школьный опыт по демонстрации эффекта индукции. На катушку подается ток, и из нее вылетает металлический сердечник. Только сердечник у монорельса практически бесконечный. В зависимости от направления тока вагон движется вперед или назад. Никаких токопрово-дящих крюков, скользящих по активному рельсу и создающих шум, нет: энергия как бы передается по воздуху. Такая схема весьма экономична - московский монорельс потребляет энергии не больше, чем обычный трамвай. Изначально линейный двигатель разрабатывался для транспорта на магнитной подвеске, где вместо колес используется эффект магнитной левитации. Но такие поезда слишком дороги для России. Их производство оказалось по средствам лишь японцам. Да еще в Германии пару лет назад пытались построить магнитную линию под названием TransRapid. Немецкий проект не состоялся лишь потому, что жители Гамбурга испугались магнитных излучений и устроили митинг протеста. Магнитную эстакаду разобрали.
            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. За два года и эстакада, и сам монорельсовый поезд непрерывно изменялись и совершенствовались. Выяснилось, что создать монорельсовую дорогу в России гораздо сложнее, чем во многих других странах.

          Вначале в "ММД" собирались перенять опыт зарубежных коллег и обратились к швейцарской фирме Intamin AG. Заказали несколько вагонов на пробу. "Как бы странно это ни прозвучало, но их техника оказалась ненадежной, - рассказывает Соломонов. - Так что мы решили поставить на трассу поезд на 100% отечественного производства". Присланные на испытания швейцарские вагончики не выдержали местных температур: при -20°С их электроника отказала и состав встал как вкопанный. От холода в вагонах страдали не только механизмы. Испытатели тоже немало намерзлись во время зимних заездов. Летом же импортная техника перегревалась от жары. Что касается уровня громкости швейцарского механизма, то он был слишком высоким: мало того, что гудел роторный двигатель, так еще и кондиционер внутри салона производил неоправданно много шума. Зато у нашего поезда за полгода испытаний никаких недостатков не выявили. Не удалось привлечь иностранцев и к строительству собственно монорельса. Правда, тут закавыка совсем другого плана. Российские нормативы для строительства монорельсов только устанавливаются. Поэтому пока разработчики руководствуются строительными нормами и правилами, оставшимися с советских времен. А по этим нормам, запас прочности железобетонных конструкций должен быть трехкратным. Привыкшие строить ажурные эстакады иностранцы за такой проект не взялись. "ММД" были вынуждены пригласить наших строителей - увы, изяществом их творения отличаться не будут. Фундамент отечественных монорельсовых опор уходит в землю на целых 15 метров. В основании каждой опоры лежит массивный бетонный куб, насаженный на сваи. В профиль вся конструкция напо- минает зарытую в землю гигантскую табуретку. Зато на века.
 

              Извилистые пути столичного монорельса
             Изначально монорельсовому транспорту предполагалось придать туристическо-развлекатель-ные функции. Исходя из этого были определены многие характеристики. Например, длина всего состава не превысит 30-35 м (один вагон - 5 м, а в составе их не более шести). Монорельсовый поезд должен обладать высокой маневренностью, так как в будущем трассы будут прокладываться в историческом центре города между близко стоящими домами. Если удлинить вагон даже на 3 м, то радиус поворота увеличится вдвое (сейчас он 25 м).
             Будут приняты и противохули-ганские меры. "Из нашего вагона бутылками не покидаешься", -говорит Михаил Соломонов. Это немаловажная особенность, учитывая, что маршруты монорельса будут проходить над головами пешеходов. Запланированная скорость движения - 60 км/ч. Двигатель может разгоняться до 90 км/ч, но это не требуется, поскольку расстояние между станциями всего 1 км (для сравнения, в метро - 2,5 км). Прокладка первого участка монорельсовой эстакады в 8 км близка к завершению. Уже в конце следующего года на симпатичных бело-голубых вагончиках можно будет добраться от станции метро "Тимирязевская" до "Ботанического сада". По маршруту пойдут 10 составов, из б вагонов каждый. В головных и хвостовых вагонах - по б сидячих мест, в промежуточных - по 8. В среднем вагон рассчитан на 34 человека. Малое количество забираемых пассажиров компенсируется частотой и регулярностью подачи составов - каждые 2 минуты. Будут установлены турникеты, как на станциях пригородных электропоездов. Стоимость проезда планируется привязать к ценам метро. Первое время в кабине головного вагона будет сидеть машинист. Его задача - только контролировать, все ли правильно работает. Затем, когда будет доказана надежность электроники и техники, вагончики начнут ходить полностью автоматически. По итогам эксплуатации экспериментальной трассы примут решение о целесообразности прокладки других линий. Наиболее вероятный проект-экскурсионный маршрут вдоль набережной Москвы-реки, от Лужников мимо Кремля и до будущего аквапарка на северо-востоке столицы. В более отдаленных планах "ММД" - строительство монорельса в Ростове-на-Дону, Ханты-Мансийске и Астане.

Вика Рябова

Юрий Грановский

 вверх страницы

              А это на общетрепещущие темы:

             Крыло с обратной стреловидностью

           Для того чтобы ответить на вопрос, зачем нужна обратная стреловидность крыла, необходимо пояснить, для чего вообще используется стреловидность. Дело в том, что при движении на скоростях полета свыше 450 км/ч к обычному сопротивлению воз-
духа, которое пропорционально квадрату скорости, начинает добавляться и волновое сопротивление. Не вдаваясь в дебри газовой динамики, поясним, что волновое сопротивление - результат затрат энергии на образование ударных волн при сверхзвуковом течении газа. Возникает вопрос, почему волновое сопротивление появляется уже при 750 км/ч, тогда как скорость звука в воздухе у земли - около 1220 км/ч? Все просто - и на скоростях полета много меньше скорости звука некоторые потоки воздуха могут обтекать планер со сверхзвуковыми скоростями.
          Волновое сопротивление резко увеличивается при приближении скорости самолета к скорости звука, в несколько раз превышая сопротивление, связанное с трением и образованием вихрей. Своего максимума коэффициент волнового сопротивления достигает при небольших сверхзвуковых скоростях (так называемый волновой кризис), после чего постепенно уменьшается. Помимо скорости, волновое сопротивление напрямую зависит от формы тела. Так вот, стреловидное крыло заметно уменьшает именно волновое сопротивление.
Но стреловидное крыло имеет один существенный недостаток. При сравнительно небольших углах атаки на концах стреловидного крыла возникает срыв потока (концевой эффект стреловидного крыла), что ведет к уменьшению продольной устойчивости. Дальнейшее увеличение угла атаки при маневрировании ведет к распространению срыва потока по всему крылу, потери управляемости и сваливании самолета в штопор. Проблему решали по-разному - включая установку на крыльях специальных гребней, препятствующих распространению срыва по крылу.
           Крыло с обратной стреловидностью частично лишено этого недостатка. Во-первых, в крыле обратной стреловидности нет концевых срывов, и, следовательно, его подъемная сила выше. Во-вторых, срыв потока на больших углах атаки у такого крыла возникает сначала в его корневой части, не нарушая работу элеронов, оставляя самолет управляемым.
           Но не все так просто. При создании крыла обратной стреловидности возникли сложные проблемы, связанные в первую очередь с упругой положительной дивергенцией (а попросту - со скручиванием и последующим разрушением крыла). Продуваемые в сверхзвуковых трубах крылья из алюминиевых и даже стальных сплавов разрушались. Попытки увеличения жесткости крыла, имеющего традиционную металлическую конструкцию, приводили к недопустимому возрастанию массы.
            Лишь в 1980-х годах появились композитные материалы, позволяющие бороться со скручиванием с помощью специально ориентированной намотки углепластиковых волокон. Такая технология была применена на двух экспериментальных самолетах Х-29, созданных американской компанией Grumman Aircraft Corporation и проходивших испытания с 1984-го по 1992 год на базе "Эдварде" в Калифорнии. Испытания показали, что крыло обратной стреловидности обеспечивает: некоторое повышение аэродинамического качества при маневрировании, особенно на малых скоростях; большую, по сравнению с крылом прямой стреловидности, подъемную силу, а следовательно, и большую относительную грузоподъемность; лучшую управляемость на малых дозвуковых скоростях (и, как следствие, улучшение взлетно-посадочных характеристик); меньшую скорость сваливания в штопор. По оценкам американских специалистов, замена на самолете типа F-16 обычного крыла на крыло обратной стреловидности должна была привести к увеличению угловой скорости разворота на 14%, а боевого радиуса действия -на 34%. При этом взлетно-посадочная дистанция сокращалась на 35%. (Российские специалисты считают эти цифры чрезмерно оптимистичными.) Однако дальше экспериментов дело не пошло. Мало того, компания Grum-
man проиграла все конкурсы на перспективный истребитель для ВВС США.
            Большим энтузиастом крыла обратной стреловидности был генеральный конструктор ОКБ Сухого Михаил Симонов. Провал Grumman в тендерах не остановил конструктора - уж больно большие преимущества сулило новое крыло в случае удачи. Тем более, стал известен основной недостаток Х-29 - неприемлемая аэродинамическая тряска. Возникала она при встрече двух набегающих вихревых потоков: одного - с носка крыла, другого - с околофюзеляжных наплывов. Победить тряску рассчитывали при помощи отработанной на серийных Су-27 и МиГ-29 технологии отклоняемого носка передней кромки крыла, которая была на экспериментальном истребителе ОКБ Сухого С-37, более известного как "Беркут", но не было на Х-29. Начавшиеся в 1997 году летные испытания С-37, продолжавшиеся несколько лет, показали, что справиться с тряской, к сожалению, ОКБ Сухого не удалось. Как стало известно "Популярной механике", перспективный российский истребитель пятого поколения в ОКБ рисуют по традиционной схеме.

Александр Грек

вверх страницы

Все вопросы  и комментарии присылать по адресу:

Best IE6 1024 X 768

Сентябрь 2, 2005

Project manager:    Алексей Кулаков

Program manager: Анастасия Кулакова