Трубопровідний пасажирський транспортний засіб

Реферат: UA 77044 U UA 77044 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пасажирського транспорту і може бути використана як оперативний транспортний засіб (далі ТЗ) для перевезення людей і вантажів. Традиційні види транспорту (автомобільний, залізничний, авіаційний) за довгі роки свого розвитку наблизилися до свого ідеального вигляду і практично вичерпали резерви для подальшого вдосконалення. Разом з тим глобальне зростання чисельності населення Землі, могутні міграційні і економіко-соціальні процеси висувають абсолютно нові вимоги до пасажирських видів транспорту, які вже зараз не можуть бути задоволені повною мірою, а в самому найближчому майбутньому служитимуть могутнім стримуючим чинником в розвитку тієї або іншої держави, або навіть регіону. Потрібні принципово нові технічні рішення, які б найбільш оптимально вирішили весь комплекс проблем (швидкість, дальність і собівартість транспортування; разові капіталовкладення; інтелектуально-технологічна складова і так далі). Європейський поїзд на магнітній подушці "Transrapid" (Трансрепід) із-за своєї високої вартості і особливостей експлуатації не отримав подальшого розвитку, а французький швидкісний поїзд TGV (ТГВ) з цілого ряду причин не може стати масовим видом транспорту (особливо - для країн, що розвиваються). Разом з тим зі всіх нині існуючих видів транспорту для пасажирських перевезень абсолютно жодним чином не використовується тільки трубопровідний. Трубопровідний транспорт вже довів свою високу ефективність при транспортуванні на великі відстані величезних кількостей нафти і газу. В майбутньому пасажирський трубопровідний транспорт може стати наймасовішим, простішим, надійнішим і улюбленішим видом транспорту. Спроба вирішення вказаних проблем була зроблена в системі перенесення мас в вакуумній трубі (Патент US4184792, опубл. 1980-01-22), що містить трубчастий конвеєр, вентилятор, що створює вакуум усередині конвеєра, за допомогою якого, як стверджує автор, переміщатиметься капсулоподібний корпус в вакуумній трубі. Недоліком даного аналога є складність, і, ймовірно, неможливість, процесу створення вакууму в трубі для переміщення капсулопоподібного корпусу. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається, є пасажирський транспортний засіб (Патент РФ № 2089421, опубл. 10.09.1997), який містить корпус, з можливістю його переміщення в порожнині трубопровідної магістралі. Цей ТЗ оснащений пасажирським салоном, обладнаний сидіннями і дверима для входу в салон і виходу пасажирів з салону. Сидіння виконані з можливістю посадки пасажирів на одному з них, розміщені в салоні діаметрально протилежно. Під сидіннями закріплені герметичні ємності. Ємності заповнені робочою рідиною і містять пневмопорожнини у верхніх своїх частинах. Ємності повідомлені між собою гідромагістраллю. Пневмопорожнини сполучені між собою пневмопроводом. Пневмопровід пропущений через порожнину гідромагістралі. Двері корпусу виконані сферичними з можливістю охоплення згаданого корпусу зовні і автоматичного повороту їх навколо півосей. Недоліком цього ТЗ є низька надійність такого транспортного засобу з огляду на необхідність наявності рейок. Контакт корпусу з рейками приводить до нагріву і зносу частин, що труться, і, як наслідок, до швидкого зносу і вірогідності виходу з ладу такого транспортного засобу. У основу корисної моделі, яка заявляється, поставлена задача підвищення надійності транспортного засобу. Поставлена задача вирішується тим, що трубопровідний пасажирський транспортний засіб містить корпус, розташований з можливістю його переміщення в порожнині трубопровідної магістралі. Відповідно до корисної моделі, корпус виконаний у вигляді капсули, розміщеної в трубі з можливістю безконтактного переміщення в ній за допомогою аеродинамічного змащення за наявності повітряного клину. У відповідності до одного з варіантів реалізації корисної моделі, труба виконана у вигляді шовної магістральної труби, виготовленої з низьколегованої сталі товщиною стінок 0,3-0,8 мм. В ще одному варіанті реалізації корисної моделі, капсула виконана з алюмінію, а діаметр труби становить 800 мм. У корисній моделі, яка заявляється, вирішується задача підвищення надійності транспортного засобу за умови підвищення швидкості руху капсули. Це пояснюється тим, що після набору капсулою своєї максимальної швидкості, за рахунок аеродинамічного змащення (повітряного клина, подібного до масляного клина в підшипниках колінвалу двигуна внутрішнього згоряння) вона "спливає" в трубі. На маршевій ділянці траси завдяки аерозмащенню безпосередній контакт між трубою і капсулою відсутній. Капсула як би летить в декілька спресованому повітряному потоці, обмеженому діаметром самої труби. 1 UA 77044 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 1 показаний загальний вигляд транспортного засобу; на фіг. 2 - схема розташування шпангоутів корпусу. Трубопровідний пасажирський транспортний засіб містить корпус 1, виконаний у вигляді капсули, розміщеної в трубопровідній магістралі (трубі) 2 з можливістю безконтактного переміщення за допомогою аеродинамічного змащення за наявності повітряного клина (див. фіг. 1). Аеродинамічне змащення показане на фіг. 1 у вигляді криволінійних стрілок. Цифрами 19 показані місця виконання перерізів корпусу (див. фіг. 1-2). Суть роботи пристрою полягає в тому, що пропускають по трубах діаметром близько 800 мм безконтактним способом (завдяки аерозмащенню) спеціальні капсули з людьми із швидкістю порядку 150 км/год. Рушійним елементом є лінійний електродвигун (на фігурах не показаний). Пересування капсули 1 по трубі 2 на початковому етапі при розгоні на станції здійснюється через зовнішні розгінні колеса, що приводяться від електродвигунів. Далі (після набору певної швидкості) - електромагнітними котушками-соленоїдами, встановленими на певній відстані один від одного по всій трасі і що включаються через накопичувальні конденсатори послідовно, по мірі проходження повз них капсули 1. Безконтактний спосіб передачі імпульсу поступальної ходи заснований на використанні різновиду індукційного мотора, коли замкнутий виток, розташований на капсулі 1, виштовхується в область з меншим значенням магнітного поля, що утворюється електромагнітними котушками. Подібна схема ще на початку минулого століття пропонувалася о'Нілом для так званого "Масс-драйвера", призначеного для викидання з місячної поверхні значної кількості речовини. Після набору капсулою своєї максимальної швидкості, за рахунок аеродинамічного змащення вона "спливає" в трубі 2. У разі аварійної зупинки на магістралі капсула 1 має висувні радіальні опорні колеса. І хоча електромагнітні системи в принципі легко можуть розігнати капсулу 1 до 500 км/год., слід обмежитися розумною швидкістю в 150-200 км/год., зважаючи на певну кривизну труби 2, яка слідує за вигинами рельєфу місцевості, а також з огляду на різке збільшення опору повітря із зростанням лінійної швидкості (а значить - і витрат на пересування) капсули 1. У разі виконання труби 2 у вигляді шовної магістральної труби, виготовленої з низьколегованої сталі (товщина стінок 0,3-0,8 мм), вона матиме достатню міцність, легкість, технологічність виготовлення і експлуатаційну надійність при низьких фінансових витратах. З причини того, що магістральні транспортні системи в перспективі можуть мати протяжність в декілька млн. кілометрів, собівартість одного погонного кілометра труби виходить на перший план. Найголовнішою особливістю корисної моделі є те, що на маршевій ділянці траси завдяки аерозмащенню безпосередній контакт між трубою 2 і капсулою 1 відсутній. Капсула 1 по суті летить в декілька спресованому повітряному потоці, обмеженому діаметром самої труби 2. Підтримка капсули 1 в зваженому стані (компенсація гравітаційної і бічних, відцентрових сил) здійснюється за допомогою керованого носового обтічника із специфічною аеродинамічною формою, а також за допомогою керованих кільцевих дефлекторів, розташованих уздовж капсули 1. При цьому особливі вимоги пред'являються до точності і швидкодії командновиконавчих механізмів системи управління аеродинамічних поверхонь, для чого буде потрібний потужний бортовий комп'ютер. Діаметр транспортної труби 2 може бути вибраний, наприклад 800 мм з таким розрахунком, щоб людина середньої комплекції (вага - 80 кг, зріст - 1,75 м) змогла достатньо комфортно розміститися в транспортній капсулі 1, а та, у свою чергу, (разом з усім устаткуванням) - в магістральній трубі 2. При цьому досягаються рекордні масогабаритні характеристики ТЗ, недосяжні раніше ні для одного виду сучасного транспорту. Так, передбачається, що капсула, виконана наприклад з алюмінію, зі всіма внутрішніми агрегатами важитиме не більше 100 кг, і співвідношення ТЗ разом з пасажиром (багаж) буде 1:1, в той час, як на залізничному транспорті 1:15, для автомобіля (1 чол.) 1:12. Зрозуміло, що здійснення проекту магістрального трубопровідного пасажирського транспорту просто неможливе без щонайширшої міжнародної кооперації. Більш того, даний вид транспорту найповніше підходить і на роль міжнародного. Проект вимагає величезних як матеріальних ресурсів, так і глобальних науково-дослідних, дослідницько-конструкторських та технологічних робіт (НИОКР). По ступеню складності проект знаходиться на рівні авіаційного транспорту (при зовнішній простоті, як здається на першій погляд), оскільки потребує абсолютно нового підходу до систем управління і енергозабезпечення, матеріалознавства, логістики і економіки. Передбачувана собівартість подорожі в капсулі буде зіставною з автомобільним транспортом і дорожче за залізничний транспорт, який наприклад на Україні є 2 UA 77044 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дотаційним (за рахунок вантажоперевезень). Проте, трубопровідний транспорт в більшості випадків буде просто безальтернативним. Магістральний трубопровідний пасажирський транспорт має великі переваги, наприклад: 1. Висока середня швидкість пересування, рівна 150-200 км/год., що набагато вище не тільки порівняно з автомобільним або залізничним транспортом, але навіть зіставно з авіаційним (враховуючи час поїздки в аеропорт і назад, час на оформлення документів і отримання багажу, затримки рейсів по погодних причинах, страйки авіадиспетчерів і так далі). 2. Висока індивідуальність трубопровідного транспорту, незалежність від розкладу руху і часу доби, відсутність проміжних зупинок і необхідності в бронюванні посадочних місць, рух по найкоротшому оптимізованому маршруту. 3. Повна незалежність від зовнішніх чинників (погодні і кліматичні умови, стан дорожнього покриття, фізичний стан водія і так далі). 4. Украй низька собівартість у розрахунку на 1 км магістральної трубопровідної траси, яка на декілька порядків нижче, ніж у залізничного або автомобільного транспорту. 5. Трубопровідний пасажирський транспорт дозволить кардинально понизити екологічне навантаження на природу (викид в атмосферу шкідливих речовин, шум, лінійні розміри і так далі). 6. Дуже висока пропускна спроможність трубопровідного транспорту, яка в ідеалі складе (на одну трубу) до 15 000 чоловік в добу, а реальна експлуатаційна - до 6-8 тис. чоловік на добу. І це все при діаметрі однієї труби в 800 мм. Якщо ж використовувати пакетне розташування трубопроводів (по 4-10 ниток в кожному напрямі), а також багатомісні капсули, то пропускна спроможність виявиться просто фантастичною (до 1,5-2 млн. чол./добу). 7. Низька аварійність руху, зіставна з залізничними пасажирськими перевезеннями. Мінімізація людського чинника за рахунок практично повної автоматизації всіх процесів. 8. Високий ступінь уніфікації всіх елементів і вузлів (незрівняна з іншими видами транспорту), що дозволяє налагодити їх масове виробництво з використанням міжнародної кооперації, що різко знизить собівартість і підвищить кінцеву якість. 9. Тривалий термін експлуатації, залежний в основному тільки від кількості минулих капсул, тоді як автодороги не мають такої жорсткої залежності і руйнуються часто від природних чинників (дощ, мороз, сонце). 10. Мала площа відчужуваних уздовж траси земель. Можливість прокладки трубопровідних магістралей уздовж авто- або залізничної траси або навіть над ними. 11. Можливість "прошивки" гірських порід, а також підземних і підводних перешкод з найменшими витратами. 12. Можливість якісно відпочити (виспатися) в капсулі під час тривалого руху, а також можливість швидкісного руху у будь-який час доби різко знижує необхідність в готельному сервісі. Більш того, буде вигідно переміщатися на значні відстані вночі (8-10 годин), щоб і виспатися, і прибути вранці в потрібний пункт. 13. Рівномірність прибуття пасажиропотоку на кінцеві станції і його прогнозованість (наприклад, влітку на південні курорти) дозволить спокійніше і раціонально обробити і розподілити по подальших напрямах людську масу без пікових навантажень. Перспективні транспортні потоки: 1. Багаторівневий кільцевий потік - Делі - Бомбей - Мадрас - Калькутта - Делі (Індія) - 5400 км. 2. Багаторівневий потік - Гуанчжоу - Шанхай - Тянь-цзінь - Пекін (Китай) -2300 км. 3. Багаторівневий потік Шанхай - Ухань - Чунцин - Ченду (Китай) - 1600 км. 4. Оттава - Нью-Йорк - Вашингтон (Канада - США) - 650 км. 5. Мельбурн - Канберра - Брісбен (Австралія) - 1500 км. 6. Фуку ока - Токіо (Японія) - 1050 км. 7. Європейський Північний коридор (Іспанія - Франція - Німеччина - Польща - Росія) - 4 000 км. 8. Європейський Південний коридор (Франція - Австрія - Угорщина - Румунія - Болгарія Туреччина) - 2 600 км. 9. Африканський коридор (Тріполі - Аддіс-абеба - Могадішо - Дар-ес-салам -Дурбан Кейптаун) - 10 000 км. Потенціал країн для реалізації магістральних трубопровідних пасажирських транспортних систем (всередині країни, орієнтування) наведений у таблиці у відсотковому співвідношенні. 3 UA 77044 U Таблиця Потенціал країн для реалізації корисної моделі 1. Японія - 100 %. 2. Китай - 95 %. 3. Центральна Європа - 80 %. 4. США - 75 % 5. Південна Корея - 65 %. 6. Австралія - 65 %. 7. Канада - 50 %. 8. Індія - 45 %. 9. Росія - 25 %. 10. Латинська Америка - 25 %. 11. Україна - 20 %. 12. Африка - 12 %. 13. Центральна Азія - 8 %. Таким чином, у корисній моделі, яка заявляється, досягається задача підвищення надійності транспортного засобу за умови підвищення швидкості руху капсули. 5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Трубопровідний пасажирський транспортний засіб, що містить корпус, виконаний з можливістю його переміщення в порожнині трубопровідної магістралі, який відрізняється тим, що корпус виконаний у вигляді капсули, розміщеної в трубі з можливістю безконтактного переміщення в ній за допомогою аеродинамічного змащення за наявності повітряного клина. 2. Транспортний засіб за п. 1, який відрізняється тим, що труба виконана у вигляді шовної магістральної труби, виготовленої з низьколегованої сталі, з товщиною стінок 0,3-0,8 мм. 3. Транспортний засіб за п. 1, який відрізняється тим, що капсула виконана з алюмінію, а діаметр труби становить 800 мм. 4 UA 77044 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5