Подводный монорельсовый путь для круглогодичной навигации по северному морскому пути

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОДВОДНЫЙ МОНОРЕЛЬСОВЫЙ ПУТЬ ДЛЯ КРУГЛОГОДИЧНОЙ НАВИГАЦИИ ПО СЕВЕРНОМУ МОРСКОМУ ПУТИ

Значение Северного морского пути (СМП) общеизвестно, но судоходство по нему возможно только в летний период из-за тяжёлой ледовой обстановки. Наряду с проводкой судов при помощи ледоколов разрабатываются проекты подводного перемещения судов, но они практически не реализованы. Предлагается к рассмотрению один из таких проектов (рис.).

морской монорельсовый путь подводный

ОСНОВНАЯ ИДЕЯ. На заданной глубине по дну моря (1) прокладывается монорельсовый путь ((2)- рельс (имеет круглое сечение), (3)- опора для рельса); к рельсу (2) через захваты (4) (захват (4) устроен подобно подшипнику: давит на рельс (2) через стальные шары (5), благодаря чему он может перемещаться вдоль рельса (2) и поворачиваться вокруг него на некоторый угол) и тросы (6) крепятся «вагоны» (7) (расположенные под водой, имеющие обтекаемую форму, заполненные воздухом ёмкости, в которых перемещается груз (8)). По водной поверхности (9) движется ледокольного типа судно (10), на котором располагается электростанция; вырабатываемая ею электроэнергия по кабелю (11) подаётся на электродвигатели, которые приводят во вращение винты (12) (служат для перемещения «вагонов» (7)).

Предполагается, что одно судно (10) будет вырабатывать достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить движение нескольких десятков «вагонов» (7), которые собираются в поезд и перемещаются без экипажа (подобно железнодорожному составу) вдоль направляющего рельса (2).

«Вагон» (7) состоит из камеры (13) для грузов (8) и ёмкостей для баласта (14); отверстие для загрузки-выгрузки камеры (13) делается в виде выступающего над камерой (13) цилиндра (15), на который при консервации опускается на упругую прослойку (16) и закрепляется «крышка» (17); «крышка» (17) состоит из накрывающей камеру (13) поверхности и балластных цистерн (18), на ней также расположено оборудование (12), обеспечивающее движение «вагона» (7).

Когда от «вагона» (7) отсоединёны тросы (6), ёмкости (14) заполнены воздухом, «крышка» (17) снята, отверстие (15) выступает над водой и можно производить загрузку-выгрузку груза (8) (аналогично тому, как эти работы проводятся в трюмах обычных грузовых судов); для погружения конструкции под воду («вагон» (7) и накрывающая его «крышка» (17)) ёмкости (14) и (18) заполняются водой до нужного уровня; также управляя заполнением водой ёмкостей (14) и (18) можно добиться горизонтального положения «вагона» (7) и нужного натяжения тросов (6). Постоянным натяжением тросов (6) при движении «вагона» (7) обеспечивается условие: при смещении «вагона» (7) от направляющей, возникает усилие, которое стремится вернуть его в положение над рельсом (2); также «вагон» (7) устойчиво движется на заданной глубине на некотором удалении от дна (1) (меньше потери на трение); на участках, когда в результате воздействия на «вагон» (7) подводного течения появляется перпендикулярная направлению движения горизонтальная составляющая, она компенсируется силой, которая возникает при отклонении тросов (6) (верхняя точка крепления (19) тросов (6) размещается на линии приложения результирующей силы, действующей со стороны течения на «вагон» (7); даже при большой площади сечения вдоль «вагона» (7) это усилие (особенно зимой) незначительно, так в Восточно-Сибирском море скорость подводного течения составляет 0,02-0,05м/сек.).

Предполагается, что в камеру (13) будет закачен воздух под давлением, которое соответствует глубине погружения «вагона» (7) ((20)- равновесный уровень воды (предполагается, что рельс (2) будет проложен приблизительно на одной глубине)); это позволит при длительном нахождении «вагона» (7) под водой затрачивать меньше энергии на удаление воды (откачивать насосом), поступающей через прокладку (16) (из-за большой длины этой прокладки будет трудно добиться полной герметичности); также давление воздуха компенсирует избыточное давление воды на корпус «вагона» (7) на глубине

«Вагон» (7) будет в десятки раз (по весу груза) больше железнодорожного вагона, но этот вес компенсируется выталкивающей силой воды и на рельс (2) будет действовать более чем в десять раз меньшее усилие, чем действует на рельс на железной дороге; это позволит опорные конструкции (3) располагать на значительном расстоянии друг от друга (вес рельса можно уравновесить расположенными под ним поплавками) и удельная стоимость такой дороги будет на порядок меньше железной дороги, проложенной на суше.

Под водой условия движения «вагона» (7) резко не меняются и предсказуемы (на водной поверхности мы зависим от погоды), поэтому на разных участках пути, меняя вес баласта (массу воды в ёмкостях (14) и (18)), можно изменять натяжение тросов (6). На этих участках стальной рельс можно заменить пластиковой трубой, которая заполненна водой, и укладывать сразу километры пути (разматывать трубу из укладки в трюме судна и крепить её на дне (1); но необходимо предусмотреть защиту от быстрого стирания пластиковой трубы от частого движения по ней захвата (4) (прочная поверхностная накладка)).

При проведении караванов судов на водной поверхности ледокол должен создавать во льдах широкий канал для крупнотоннажных судов, эти суда должны иметь повышенную прочность корпуса; в нашем случае на водной поверхности находится относительно небольшое судно (10) (на нем находится только электростанция, работающая на жидком топливе, даже запасы топлива можно перемещать под водой в первом «вагоне» (7) и, при необходимости, перекачивать его на судно в ёмкость ограниченного объёма). Неподвижный ледяной покров (припай) простирается до глубин 20-25м., на такой глубине предполагается расположить монорельсовый путь, поэтому судно (10) будет двигаться в области дрейфующих льдов. Небольшие размеры судна (10) позволят спроектировать возможность его опускания под воду и преодоление под водой «сложных участков» пути. Это можно реализовать примерно так: опущенное под воду судно (10) перемещается в заданном направлении подо льдом; разматывается кабель (11), по нему от аккумуляторных батарей (расположены в первом «вагоне» (7)) передаётся электроэнергия, обеспечивающая движение судна (10); пройдя заданное расстояние судно (10) останавливается, во льду бурятся отверстия для воздухозабора и сброса продуктов сгорания, вырабатываемая электроэнергия передаётся по кабелю (11) (по мере движения каравана «вагонов» (7) кабель сворачивается); повторив операцию нужное число раз можно преодолеть «сложный участок».

На судне (10) можно установить атомный реактор, тогда оно может весь путь проделать под водой.

При аварии на судне (10) от него отсоединяется кабель (11) и караван из «вагонов» (7) сохраняется под водой до тех пор, пока не приплывет новое судно (10).

СМП проходит вдоль материка и на всем его протяжении глубины позволяют проложить данный монорельсовый путь, но если понадобится преодолеть более глубокие участки моря, то не потребуются опоры (как у обычных мостов), монорельсовый путь можно расположить на понтонах, закреплённых на якорях.

В защиту реализации данного проекта можно привести следующие аргументы.

СМП короче примерно в два раза чем альтернативные пути из Европы, например, в Японию, то есть можно по нему двигаться в два раза с меньшей скоростью, чтобы уложиться в те же сроки; расход топлива примерно пропорционален квадрату скорости; под водой при движении с умеренной скоростью потери примерно в 2-2,5 раза больше, чем при движении с той же скоростью в надводном положении, то есть, соблюдая сроки поставок товара, экономится примерно 40% топлива.

Движение под водой по заданной направляющей более безопасно (не зависим от погодных условий, не рискуем столкнуться с другим судном или берегом).

Груз перемещается без экипажа.

Данный проект является альтернативой ледоколам и судам ледокольного типа (потребность в них резко сократится: большая экономия средств на их производство и эксплуатацию).

Размещено на Allbest.ru