РАЗРАБОТКА И ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ВАГОНА-КАПСУЛЫ ТРУБОПРОВОДНОГО КОНТЕЙНЕРНОГО ТРАНСПОРТА

DEVELOPMENT AND STAGES OF CONSTRUCTION OF THE CAPSULE CAR OF PIPELINE CONTAINER TRANSPORT

Vitaly Hulyarov

postgraduate of the North Caucasus mining and metallurgical Institute (University),

Russia, Vladikavkaz

Mikhail Simakov

master of the North Caucasus mining and metallurgical Institute (University),

Russia, Vladikavkaz

АННОТАЦИЯ

Целью статьи является исследование разработки и этапов создания конструкции вагона-капсулы трубопроводного контейнерного транспорта. Основное содержание исследования составляет анализ тех экспериментов, которые проводились при создании конструкции вагона-капсулы трубопроводного контейнерного транспорта. Автор дает обобщенную характеристику каждого эксперимента как с технической точки зрения, так и с исторической. На основе анализа, автором делается вывод о том, что данный вид транспорта будет иметь особую популярность в будущем, его развивают сейчас и имеются значительные надежды его развитие в дальнейшем.

ABSTRACT

The purpose of the article is to study the development and stages of the construction of the capsule car of pipeline container transport. The main content of the study is the analysis of those experiments that were carried out when creating the design of the capsule car of pipeline container transport. The author gives a generalized description of each experiment both from the technical point of view and from the historical point of view. Based on the analysis, the author concludes that this type of transport will be particularly popular in the future, it is being developed now and there are significant hopes for its development in the future.

Ключевые слова: трубопроводный транспорт; конструкция вагона-капсулы; этапы создания; трубопроводный контейнер, развитие.

Keywords: pipeline transport; the design of the car-capsule; creation stage; pipeline container, development.

Одним из самых многообещающих видов транспорта в ближайшие десятилетия может стать контейнерный трубопроводный. Это вид транспорта,  при котором по трубам движутся специальные капсулы с грузом внутри, или же с пассажирами. Этот вид транспорта может составить конкуренцию авиации по скорости, а железной дороге – по небольшой затрате средств для перевозок. Это будущее, которое опирается на примеры и идеи прошлого и достижения настоящего времени. 

Идея перемещать что-либо в трубе под давлением воздуха появилась очень давно, но о пневматическом транспорте в современном понимании первым задумался французский естествоиспытатель Дени Папен, который в 1667 году исследовал поведение поршней в цилиндрах. С одной стороны к поршню прилагалось избыточное давление, в другом случае перед поршнем создавалось разряжение. Поршень двигался с разной скоростью. Характер его движения и изучал Папен. 

И по ходу исследования молодой ученый пришел к  идее: если цилиндр сделать особо длинным, то есть если взять трубу, то по ней можно будет послать цилиндр с вложенным в него почтовым сообщением или посылкой. Данная эта идея не получила развития ни у самого Папена, ни у его современников. 

Лишь только спустя век, в 1792 году, идея посылать сообщения по трубе была применена на практике в Вене, которая к тому времени была одной из самых развитых, с точки зрения науки, столиц мира. В то время, городу изрядно вредили пожары, и для оперативной борьбы с ними на колокольне собора Святого Стефана велось круглосуточное дежурство. Внизу здания дежурил курьер, который, получив сообщение с колокольни, отправлялся предупредить соответствующую пожарную бригаду. Наблюдателю приходилось долго спускаться по крутой лестнице, и тогда придумали посылать сообщение по специальной трубе. Эта система работала до 1855 года. 

В 1854 году Иосия Кларк запатентовал первую городскую пневмопочту, как способ перемещения грузов по трубам посредством давления воздуха и вакуума. Он проложил свою систему в Лондоне между биржей и телеграфом, ее длина была всего 200 метров, но она продемонстрировала удобство и выгоду данного инженерного решения. В маленьких контейнерах посылались телеграммы, письма, ценности. 

Пневматическая почта, которая использует такие небольшие контейнеры, пережила века и до сих пор используется там, где нужно отправить физические предметы, например денежные купюры. Так отправляют и получают кассиры деньги во многих крупных торговых центрах по всему миру. 

Достижение позапрошлого века, по данной тематике, это пневматическая дорога в Баттерси. Она была запущена в Британии в феврале 1863 года. В данном случае диаметр почтовой трубы составлял 76 см. По трубе двигались особые тележки на колесах с резиновыми колесами. Чтобы продемонстрировать систему, в тележки даже ложились сотрудники компании, и через минуту они благополучно прибывали с железнодорожной станции на почтовый терминал. 

Эта дорога просуществовала 11 лет, но идея осталась, но было очевидно, что 76 сантиметров – слишком маленький диаметр для пассажирской капсулы, а трубы большего диаметра в указанные года  стоили дорого. 

К началу ХХ века технологии продвинулись вперед. Все больший интерес инженеры обращали на электрические системы. Тогда возникла идея электромагнитного поезда, который бы находился над дорогой, поддерживаемый магнитными силами. Эту идею практически одновременно взялись разрабатывать американский изобретатель Эмиль Башле, и российский ученый-физик Борис Вейнберг, работавший в Томском технологическом институте [3, с. 745]. 

Башле создал работавшую модель открытого поезда, а Вейнберг предложил отправлять капсулы с пассажирами в трубе, где создавался вакуум. По расчетам и на основании модельных опытов получалось, что капсулы способны разогнаться почти до 1000 км в час. Вейнберг с коллегами собрал действующую модель и опубликовал свои разработки в российской и зарубежной печати. Для обоих изобретателей, которые продемонстрировали свои модели в 1914 году, началось не самое хорошее время – спустя несколько месяцев началась Первая мировая война. 

Вновь к идее пассажирского трубопроводного транспорта вернулись в 60-е годы ХХ века, причем сразу в нескольких странах. Разрабатывалась в числе прочих система городского пневматического движения, обеспечивающая скорость около 80 км/час, с расстояниями между станциями около 2 км. Однако расчеты показали, что пневматическая система, выгодная в черте города, не сможет конкурировать с метро, и гораздо целесообразнее пустить ее на расстояния в 200–500 километров. Это очень неудобное расстояние, оно достаточно большое для поезда и слишком короткое для реактивной авиации. Но идеи не нашли инвесторов в эпоху дешевой нефти и угля. 

Долгий путь развития прошла и схема Башле, пока в 2004 году в Китае не началась коммерческая эксплуатация поездов-магнитопланов в Шанхае на 30-километровом участке от центра города до аэропорта. Магнитоплан идет там со скоростью до 430 км/час. Однако эксплуатация этой схемы выявила определенные проблемы – в частности, на таких скоростях стремительно растет сопротивление воздуха, а трасса для вагона стандартных размеров обходится крайне дорого. Возможно, поэтому в 2016 году китайские инженеры высказали идею возвращения к схеме Вейнберга, то есть магнитоплана в вакуумной трубе, который мог бы разгоняться до 1000 км/час [4, с. 90]. 

В 2017 году американский предприниматель Элон Маск выступил с идеей строительства аналогичной системы в США, для начала построив трубопроводную трассу диаметром 2,2 метра между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско (длиной 550 км), так же создавая в трубе частичный вакуум и разгоняя поезда до скорости около 1000 км/час. Поступательное движение будет обеспечиваться электромагнитным способом, а вот «висеть» в трубе капсулы будут за счет оставшегося в трубе воздуха. Однако это первоначальные планы, которые могут измениться в ходе разработки конкретных технических решений. 

Достоинство трубопроводного пассажирского транспорта заключается прежде всего в том, что он может использовать относительно короткие капсулы, которые будут подаваться в систему с очень высокой частотой – чаще, чем подходят вагоны метро. Таким образом, пассажирам не нужно задумываться о расписании движения транспорта. Он будет напоминать бусы в трубке, что облегчает управление всей системой.

Размер капсул может быть соизмерим с автомобилями суперкомпакт-класса – типа Mini или «Оки», размеры которых (без колес) совпадают с сечением стандартных труб диаметром 1420 мм. Это означает, что изготовление собственно трубопроводов для такой системы не является чем-то технически недостижимым: опытную систему можно сделать на основе уже выпускающегося размера труб. А короткая база капсул, то есть их длина, позволяет допускать достаточно заметные искривления трассы, вписывая ее в окружающую среду. 

Активность инженеров обусловлена тем, что такой вид транспорта обладает высокой пропускной способностью и может питаться от самых разных источников электроэнергии. А наличие мощного и развитого производства труб обеспечивает такие проекты экономически целесообразной основой для создания магистралей. Можно сказать, что все детали транспортной сети будущего уже готовы, главное – сконструировать их теперь оптимальным способом. 

Список литературы:

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т. 1: справочник / В.И. Горошкин – 8-е изд., перераб. и доп./ под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2006. – 928 с.
2. Локомотив: Ежемесячный производственный и научно-популярный. Журн./ учредитель ОАО «РЖД». – 2017. – С. 34 – 42.        
3. Ординарцев И.А. Справочник инструментальщика: справочник / И.А Ординарцев – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 830 с.
4. Техника железных дорог: журн./ при поддержк. ОАО «Союз машиностроителей России. – 2015. – С. 88 – 91.