На поезде, как на самолете?
На поезде, как на самолете?
В мире ведутся разработки не только скоростных, но и сверхзвуковых поездов. Когда и как можно будет перемещаться по земле с той же скоростью, что и по небу?
Быстрее 1000 км/ч? Очередной бум, пожалуй, начался с того, что осенью 2010 года китайские инженеры объявили о начале разработки поезда, который сможет передвигаться со скоростью до 1000 км/ч. Причем, как рассказал один из участников работ, член Академии наук Китая Шень Чжиюнь, исследователи надеются воплотить проект в жизнь в течение 10 лет. Более того, такая скорость, по их мнению, не предел. Специалисты уверены: 4 и даже 6 тыс. км/ч – не фантастика, а дело не столь отдаленного будущего.
Чтобы достичь скоростей, свойственных скорее самолетам, чем поездам, китайские инженеры предлагают совершенно отказаться от колес и перейти к магнитной левитации, при которой поезда будут как бы парить над рельсами. Кроме того, двигаться они будут по трубам, закопанным под землю, почти как в туннеле метро. С той лишь разницей, что эти туннели будут вакуумными, то есть из них будет выкачан воздух, позволит уменьшить аэродинамическое сопротивление поезда.
В настоящее время в Юго-Западном Транспортном университете КНР полным ходом ведется разработка прототипа с рабочей скоростью в 500–600 км/ч. А через два-три года настанет черед более скоростного поезда, которому и предстоит побить рекордные 1000 км/ч.
Впрочем, не надо думать, что одни китайцы такие умные. Еще в начале 90-х годов XX века сотрудники японской строительной компании «Фудзита» замыслили построить геоплан – самолет, способный летать по подземному туннелю со скоростью 600 км/ч и более!
Подземная 400-километровая трасса между Токио и Осакой, двумя крупнейшими промышленными центрами Страны восходящего солнца, согласно проекту, будет иметь три яруса. На двух смогут летать геопланы, третий намечается использовать для движения поездов на магнитной подвеске. Ширина туннеля – 50–56 м – вполне достаточна, чтобы не только разместить задуманное, но и провести телекоммуникационные сети, трубопроводы. Закладка туннеля мыслится на глубине не менее 50 м, чтобы он был надежно защищен от сейсмических воздействий.
Геоплан станет разгоняться турбовинтовым двигателем. До скорости 300 км/ч воздушный лайнер будет скользить по специальной эстакаде, подобно современному железнодорожному суперэкспрессу. А превысив этот рубеж, оторвется от полотна и весь остальной путь совершит в полете.
По оценкам, строительство одного 400-местного геоплана обойдется в 15 млрд иен, а на сооружение трассы понадобится почти 30 трлн! Однако колоссальные расходы особо не пугают. Ведь быстрота, всего 50 минут, с которой можно преодолеть немалое расстояние между двумя городами, привлечет к новому виду транспорта множество пассажиров.
От идеи к реальности. Тут, видимо, стоит заметить, что о подобном транспорте мечтал еще в начале прошлого века петербургский доцент Борис Вейнберг. В 20-х годах он разработал проект поезда на электромагнитной подвеске, который должен был двигаться внутри специального трубопровода. Но в те годы стране нашей было не до скоростных подземных поездов.
Да и ныне, впрочем, железнодорожники бывшего СССР не могут похвастаться особыми успехами. Пока что поезда только в четырех странах мира – Китае, Японии, Германии и Франции – способны двигаться быстрее 500 км/ч. Да и то подобные скорости зафиксированы лишь во время испытаний.
Сверхзвуковой поезд на испытаниях
Тем не менее в этих странах ныне, похоже, всерьез нацелились на преодоление 1000-километрового барьера скорости. Для этого специалисты намерены использовать маглевы, то есть поезда, использующие магнитную левитацию. Принцип ее заключается в том, что при движении состав, в отличие от своих колесных аналогов, не касается поверхности рельса, а висит над ним на высоте 12–15 мм благодаря сильному электромагнитному полю.
В результате сила трения колес по рельсам не мешает развитию скорости, и поезда достигают 580 км/ч. Чисто теоретически состав можно разогнать и до первой космической скорости – 7,9 км/с. Однако для этого нужны и космические условия – прежде всего отсутствие аэродинамического сопротивления.
Причем если на дозвуковых скоростях движению мешает лишь трение о воздух, то на сверхзвуковых добавляется эффект скачка уплотнения. Например, перед летящим на сверхзвуковой скорости снарядом или самолетом виден полукруглый ободок, а внутри его нечто вроде линзы. Этот ободок и есть фронт скачка уплотнения, а эффект линзы создается более плотным воздухом, находящимся между этим фронтом и летящим телом. В результате потери энергии на преодоление сопротивления очень велики.
Чтобы избежать излишних потерь, конструкторы и собираются пускать сверхзвуковые поезда по вакуумным трубам. Белорусский дизайнер Павел Коняев даже разработал свой проект вакуумной дороги. Оболочка туннеля, внутри которого поедут поезда, должна будет представлять собой многослойную долговечную конструкцию из особо прочного железобетона с поперечными кольцами и продольными ребрами жесткости, а также компенсаторами для уменьшения продольных деформаций.
Внешне туннели будут выглядеть как серебристые трубы на бетонных опорах, полагает Коняев. И разместятся они на высоте около 6 м от поверхности грунта на особых опорах. При этом земли под дорогой можно осваивать как угодно – засевать, прокладывать обычные автодороги и т. д. Чтобы не огибать крупные водоемы или неровности рельефа местности, частично трубы можно будет проложить под водой или под землей.
Что же касается влияния на здоровье людей электромагнитных полей, наводимых при движении маглева, то, как показывают первые опыты, влияние выхлопных автомобильных газов намного вреднее. Между тем, по расчетам экологов, даже современные поезда на магнитной подушке выбрасывают в атмосферу в 112 раз меньше углекислого газа, оксидов натрия и прочих вредных веществ, чем автомобили, и в 29 раз меньше, чем обычные поезда.
Какие проблемы? Конечно, устройство такого пути намного сложнее, чем обычной стальной магистрали. В разрезе труба должна выглядеть так – обхватывающая оболочка вокруг шины с электромагнитами, подводящими кабелями и вспомогательным оборудованием. Оболочка трубы полностью закроет все внутренние коммуникации и предохранит их от природных осадков, ураганов, жары и холоды, от птиц, падения деревьев и т. д. Причем для каждого пути в целях безопасности должна использоваться отдельная оболочка-труба.
Однако закрытость может пойти и во вред. Что, если случится ЧП внутри туннеля, как это, например, произошло сравнительно недавно в железнодорожном туннеле, проложенном под Ла-Маншем? Чтобы люди при возникновении экстренных ситуаций (авария, пожар, теракт и т. д.) не оказались запертыми в безвоздушном пространстве, в трубе через каждые 3–4 км пути предусмотрены шлюзы, которые автоматически перекроют аварийный участок. В самом же поезде сработает автоматическая система торможения. И как только он остановится, начнет работать вентиляция. Вакуум в туннеле сменится обычной земной атмосферой.
Когда давление в трубе сравняется с внешним, откроются люки туннеля и поезда и люди смогут подняться на поверхность или выйти в эвакуационные подземные туннели. Шлюзы запланированы и на станциях. При въезде поезда в привокзальный шлюз туда подается воздух, давление выравнивается, и состав выезжает на перрон.
Единственное ограничение для прокладки вакуумных путей Павел Коняев видит в сейсмической опасности. Над этим думают и японские инженеры, для которых проблема землетрясений – одна из основных. Поэтому они предлагают прокладывать транспортные магистрали поглубже в недрах Земли. А это потребует огромных вложений. Так, по расчетам Павла Коняева, километр трубы, проложенной даже на поверхности, обойдется примерно в 60 млн долларов. Пока меценатов, готовых рискнуть огромными деньгами для строительства хотя бы опытного участка, в мире не нашлось.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.