ТРАНСПОРТ БУДУЩЕГО
В сборниках научной фантастики нередко можно увидеть рисунки, изображающие будущее нашей планеты. На них, как правило, мчащиеся над землей по эстакадам, похожие на ракеты причудливые поезда, на автострадах и улицах городов - потоки ультрамодных автомобилей, по морям и рекам бегут суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, а небо исчерчено следами сверхзвуковых самолетов...
Но хочется верить, что картина будет совсем не такой. Грядущие поколения людей вернут Земле ее первозданную красоту и чистоту. Улицы городов окажутся всецело во власти пешеходов, исчезнут облака выхлопных газов автомобилей, коренным образом удастся усовершенствовать все виды транспорта, которые в полной мере сумеют удовлетворить постоянно возрастающие потребности в перевозках грузов, людей, не угрожая при этом погубить окружающую среду.
В решении этой очень важной проблемы особое место должны занять подземные трубопроводные магистрали. По их высокоразвитой сети будут перемещаться огромные количества не только газа и нефти, как сейчас, но также и угля, строительных материалов, различных химических продуктов, сырья и полуфабрикатов.
ДЕНЬ СЕГОДНЯШНИЙ
Наверное, лет пятьдесят назад даже инженеру утверждение, что в сравнительно недалеком будущем большая часть нефти и газа станет
ся" по трубам, показалось бы фантастикой. А сегодня это уже никого не удивляющая реальность. Общая протяженность магистральных газопроводов в Советском Союзе превысила 160 тысяч километров - в четыре с лишним раза больше длины экватора; десятками тысяч километров измеряется длина нефте- и продуктопроводов. У нас сооружаются газовые магистрали протяженностью почти в 4 тысячи километров из труб диаметром 1420 миллиметров, с рабочим давлением 75 атмосфер, Среди них построенная меньше чем за два года магистраль века: газопровод Уренгой - Помары Ужгород, по которому газ из Западной Сибири поступает в страны социалистического содружества, в Австрию, ФРГ, Францию, Италию.
Ни одна отрасль нашей индустрии не знала столь высоких темпов развития, как газовая. По сравнению с довоенным уровнем добыча газа в СССР увеличилась более чем в 200 раз. Для скоростного строительства трубопроводов создана специальная техника, резко улучшаются технико-экономические параметры транспортировки газа. Все это результат напряженного труда.
Резервы повышения эффективности трубопроводов далеко не исчерпаны, технический прогресс в этой отрасли транспорта продолжается. Так, относительно недавно родились идеи расширения сферы применения трубопроводов. Речь идет о создании магистралей, по которым можно было бы транспортировать различные твердые и сы"учие грузы.
Уже первые работы в области создания новых видов транспорта дали впечатляющие результаты, подтвердили их перспективность для нашей экономики.
ПОЕЗДА ВНУТРИ ТРУБ
Идея перемещать материалы по тру°^ с помощью потоков воздуха нашла "Р^енение в различных отраслях
родного хозяйства. Пневмотранспорт используется, например, на погрузке и разгрузке зерна, муки, цемента и других сыпучих грузов. В устройствах, используемых для этих целей, материалы перемещаются в струе сжатого воздуха.
Однако, как явствует из заголовка этой главы, речь идет о других системах. Более двухсот лет назад была изобретена пневмопочта устройство для перемещения по трубам с помощью избыточного давления воздуха сравнительно небольших капсул с документами, книгами, газетами, почтовой корреспонденцией.
Новую жизнь старая идея пневмопочты обрела благодаря пионерским работам коллективов ученых и инженеров, возглавляемых А. Александровым, Ю. Цимблером, П. Ковановым. Они впервые предложили применить энергию сжатого воздуха в системах трубопроводного контейнерного транспорта для перемещения очень больших - массой до нескольких тонн - "капсул". Такие магистрали могут прокладываться под землей и над землей - на эстакадах, по дну озер и рек.
Для чего же нужны такие системы, каковы сферы их применения?
Ныне огромное количество сыпучих грузов из карьеров к местам потребления доставляет автомобильный транспорт. Только нерудных строительных материалов машины ежегодно перевозят более полутора миллиардов тонн. На эти цели затрачивается труд сотен тысяч людей, расходуется много топлива.
Особую остроту приобрела проблема удаления все возрастающих масс бытовых отходов из крупных городов. Например, из Москвы за год к местам уничтожения или утилизации вывозится более семи миллионов кубометров отходов. Нынешние методы их удаления не всегда удовлетворяют высоким санитарно-гигиеническим требованиям жизни населения и защиты окружающей среды.
Эффективно решить эти, а также многие другие проблемы и призван пневмоконтейнерный транспорт.
...Представьте, что по трубам большого диаметра, скажем 1020 или 1220 миллиметров, бегут со скоростью 40-50 километров в час поезда с песком, гравием, рудой, различными материалами, полуфабрикатами, а если нужно, то и с комплектующими деталями. Скорость вроде и невелика, но нельзя забывать, что пневмоконтейнерный вид транспорта - непрерывный, без простоев, многократных перегрузок; его работа не зависит от погоды. Следовательно, груз будет доставлен потребителям быстро, а главное без потерь.
Поезда формируются из контейнеров, впереди и позади которых находятся пневмовозы. На них устанавливают уплотнения, которые почти полностью перекрывают в поперечном сечении пространство между стенкой трубопровода и конструктивными элементами пневмовоза; при этом поддерживается минимальный зазор, чтобы исключить износ периферийной части манжет.
Двигается контейнерный поезд благодаря потоку воздуха, создаваемому специальными агрегатами (ими могут быть турбовоздуходувки, центробежные нагнетатели, компрессоры, вакуумные насосы). Энергия воздуха расходуется на преодоление сил трения и инерционных сил. Существенно, что перепад давления воздуха на участках трубопровода до и после пневмовоза небольшой. Так, для движения контейнеров с грузом общей массой 65 тонн по горизонтальному участку трубопровода диаметром 1220 миллиметров достаточно создать перепад давления примерно в 0,15 атмосферы, а на подъеме 3 градуса - 0,45 атмосферы.
Контейнеры соединяются между собой и с пневмовозами специальными сцепками, которые позволяют разгрузить контейнеры от динамических сил при торможении и разгоне и облегчают
прохождение состава по криволине^ ным участкам трассы.
Чтобы во время движения выдержи. валась необходимая ориентация кон' тейнеров и пневмовозов, применяют' например, шарнирную подвеску их на колесных тележках, при этом цент масс располагается ниже геометриче^ ской оси подвески.
Транспортные магистрали для перевозки больших масс сыпучих грузов бытовых отходов и грузов в таре выпол^ няют из стальных труб большого диаметра. Возможно использование и железобетонных труб.
В системах внутризаводского транспорта для перемещения относительно мелких и легких грузов годятся стеклянные, пластмассовые, стеклопластиковые трубы и трубы из тонколистового металла; диаметр их зависит от расчетной пропускной способности системы и размеров груза. Для таких систем источниками воздуха могут быть, например, вентиляторы, аккумуляторы сжатого воздуха,
Воздуходувные аппараты устанавливают и на головных станциях, и непосредственно на трассе трубопровода. При этом число агрегатов и расстояние между ними выбирают такими, чтобы гарантировать непрерывное движение составов.
Показатели экономичности трубопроводных контейнерных систем зависят главным образом от расхода воздуха на перемещение составов. В свою очередь, этот расход зависит от требуемой скорости перемещения составов, площади поперечного сечения трубопровода и величины неизбежных потерь воздуха из-за его перетоков через зазоры уплотнительных устройств.
Погрузочные станции автоматизированной системы пневмотранспорта для перевозки сыпучих грузов состоят из камер приема-запуска, камер погрузки, бункеров с дозаторами. При необходимости на этих погрузочных станциях устанавливают устройства, с по" мощью которых подготавливают груз
я перевозки в контейнерах, например прессы для брикетирования бытовых отходов.
^а разгрузочных станциях имеются ^амеры приема-запуска, камеры разрузки, смонтированные на эстакаде, приемные бункера.
Все операции - транспортные, а также загрузки и разгрузки контейнеQOB - выполняются автоматически. Контроль за системой ведут с центрального диспетчерского пульта. На его мнемосхеме отображается информация о движении составов, работе механизмов погрузочных, разгрузочных и воздуходувных станций, а также о возможных нарушениях режима работы узлов и элементов системы.
ИДЕИ РЕАЛИЗУЮТСЯ
Первая промышленная трубопроводная транспортная система была построена в Грузии в 1971 году и получила название "ЛилЬ-1 ". Эта система предназначена для перевозки щебня на расстояние 2,2 км. В трубе состав с грузом 25 т движется со скоростью 45 км в час. Вся система полностью автоматизирована и управляется всего лишь одним человеком. В Грузии была построена и вторая аналогичная система ("Лило2")-самая крупная в мире. Ее протяженность около 40 км, диаметр труб-1220 мм, производительность - 2 млн. т в год. По сравнению с автомобильным транспортом себестоимость доставки груза по трубопроводу в 2 раза, а эксплуатационные издержки в 3 раза меньше. Для обслуживания трубопроводной системы требуется около 60 человек, а автотранспортной системы той же производительности -1380.
Спрос на пневмоконтейнерные системы у нас чрезвычайно велик. Ныне ^ строительство предусматривается ^ проектах многих новых заводов и территориально-производственных комплексов. Всесоюзное промышленное Объединение "Союзтранспрогресс"
ввело в эксплуатацию в городе Горьком пневмоконтейнерную систему, подающую песок с берега Волги на завод железобетонных изделий. По проекту СКБ "Транспрогресс" в Тульской области для доставки щебня от карьера Берники до асфальтобетонного завода и железнодорожной станции сооружен трубопровод. Производительность этой системы - 300 тыс. т груза в год; протяженность трассы - 2,4 км.
Нет возможности перечислить даже все проектируемые системы грузового трубопроводного пневмотранспорта. Среди наиболее интересных назовем предназначенные для санитарной очистки в Москве, Ленинграде и Баку. В 1983 году в Ленинграде начала действовать первая в мире опытная система трубопроводного контейнерного транспорта для удаления бытовых отходов; ее протяженность-12 км. Когда завершится строительство системы из двух трубопроводов диаметром 1 220 мм, она будет ежегодно транспортировать 500 тысяч кубометров бытовых отходов на мусороперерабатывающий завод.
Приоритет в создании нового вида транспорта принадлежит СССР. Изобретения наших ученых и специалистов запатентованы в США, Англии, Японии, ФРГ, Канаде, Италии и других странах. Фирмы Японии закупили лицензию и по проектам СКБ "Транспрогресс" уже построили первые пневмоконтейнерные системы. Проектируются также системы для транспортировки бытовых отходов в Токио, для перевозки сыпучих материалов - цемента, гравия и др.
ТУРБОТРАНС
Так назван еще один вид непрерывного транспорта - конвейерные поезда с турбинным приводом.
В приводе системы использованы только два элемента турбины - сопла и рабочие лопатки. Сопла размещены на тяговых станциях, а рабочие лопатки - на силовой раме подвижного
става. Из сопла струя воды направляется на рабочие лопатки, что и заставляет состав из вагонеток на колесах перемещаться по проложенным путям. Сейчас авторы этого прогрессивного вида транспорта ведут поиски прочных и износостойких полимерных материалов, которые позволили бы вообще отказаться от колес и перемещать вагонетки-контейнеры по специальным направляющим из пластика.
После детальных исследований и расчетов на Раменском горно-обогатительном комбинате (Московская область) гюстроена первая в стране опытная кольцевая система "Турбо-7", по которой транспортируется песок из карьеров; длина пути - 2 км. Подвижной состав состоит из 370 вагонеток, его общая длина около 600 м; максимальная грузоподъемность - 250 т. Имеются две тяговые станции, на которых установлены насосы, подающие в сопла воду под давлением 3-4 атм.
Системы турботранса весьма эффективны, поскольку позволяют уменьшить потребность в автомобильном транспорте и, стало быть, сократить расход моторного топлива. Особенно целесообразно эксплуатировать их на крупных стройках, например при сооружении ГЭС, где приходится перемещать огромные количества грунта и бетона, а также других материалов. При помощи систем турботранса, скажем, плотины можно возводить за два-три года вместо обычных семидесяти лет.
УГОЛЬ - ПО ТРУБАМ
Во всем мире сейчас ведутся интенсивные работы, направленные на создание эффективных способов транспортировки каменного угля. Чрезвычайно актуальна эта задача и для нашей страны. Как известно, основные месторождения угля находятся на востоке СССР, а изрядная его часть нужна заводам и электростанциям Урала, Поволжья, Центра. Сибирские железнодорожные
магистрали уже сейчас работают пределе возможности, а между тем^ ближайшее десятилетие поток угля восточных районов в западные долже^ возрасти.
Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, подтвердили высокую эффективность транспортировки угля по трубопроводам в виде пульпы - водоугольной смеси. Углепроводы отличаются большей пропускной способностью при незначительной численности обслуживающего персонала. Такие магистрали сооружаются в короткие сроки; они совершенно не загрязняют окружающую среду.