Заглянем в будущее
Шрифт:
В связи с укреплением международных связей и расширением международной торговли существенное развитие получит морской транспортный флот. Не потеряет своего значения речной транспорт. Получит дальнейшее развитие автомобильный и трубопроводный. Все большая роль в перевозках пассажиров будет принадлежать гражданской авиации и автомобилям общественного и личного пользования.
Стимулировать развитие каждого вида транспорта и определять его возможности будет в первую очередь прогресс энергетических установок, ибо они оказывают решающее влияние на его рабочие характеристики, экономику, безопасность и мобильность.
Усовершенствование двигателей влечет за собой не
Использование электрической и дизельной тяги на железных дорогах позволило за истекшие двадцать лет повысить вес поезда в 1,8 раза и скорость движения на 60 процентов, то есть резко улучшить основные показатели транспортного процесса. Благодаря этому объем перевозок возрос за двадцатилетие более чем в 4 раза. Существенно облегчился труд персонала, так как были ликвидированы тяжелые и трудоемкие операции по обслуживанию локомотивов.
Автоматизированные системы управления тепловозами и электровозами позволяют использовать их по системе многих единиц, а дистанционное управление может обеспечить такое размещение локомотивов в составе поезда, при котором будет достигнуто равномерное распределение тяговых усилий и действия тормозных систем. Эти новые свойства электрической и тепловозной тяги дают возможность практически неограниченно повышать вес поездов и в то же время предъявлять меньшие требования к увеличению агрегатной мощности локомотивов, величина которой может быть доведена до 4–6 тысяч л. с. в секции для тепловозов и до 10–14 тысяч л. с. для электровозов.
Наряду с повышением мощности локомотивов будет повышаться их экономичность за счет применения новых систем управления с использованием полупроводниковых схем, улучшения рекуперации (возвращение) электрической энергии в контактную сеть, применения более совершенной изоляции и других специальных материалов.
Не исключена возможность использования на железнодорожных локомотивах газовых турбин большой мощности, работающих на тяжелых сортах жидкого топлива. Газотурбинные двигатели для скоростного мотор-вагонного подвижного состава на неэлектрифицированных линиях уже применяются на некоторых зарубежных линиях.
Особенность профиля пути железных дорог заключается в том, что трудные участки, на которых используется полная мощность локомотивов, составляют всего 20 процентов от общей длины сети. Эта особенность предполагает целесообразность появления комбинированных локомотивов, имеющих дизель как постоянную установку и газовую турбину в качестве форсажного средства для разгона поезда и преодоления трудных участков пути. Образцы подобных локомотивов уже созданы в ФРГ.
И все же, несмотря на использование всех этих новых тяговых средств, можно уверенно считать, что электровозы и тепловозы, начавшие строиться в 20-х и 30-х годах нашего столетия по личному указанию В. И. Ленина и получившие массовое распространение к 70-м годам, еще десятилетия будут служить основной движущей силой на наших железных дорогах.
В настоящее время дизельные двигатели являются главной силовой установкой на судах. Судовой дизель достаточно надежен в эксплуатации, реверсивен, то есть позволяет изменять направление вращения вала и осуществлять маневры судна без дополнительных сложных механизмов, достаточно экономичен, так как использует топливо с к.п.д. 40 процентов. Делая 90–125 оборотов в минуту, он передает энергию
Однако такой дизель имеет и существенные недостатки. Во-первых, он относительно тяжел. При удельном весе 35–40 килограммов на 1 л. с. вес современных двигателей мощностью 20 тысяч л. с. достигает 700–800 тонн. Во-вторых, он довольно громоздок: длина такого дизеля 25 и высота около 12 метров. Для размещения такой машины нужно большое помещение. В-третьих, наличие шатунно-кривошипного механизма и массивных поршней и шатунов, работающих с большими инерционными нагрузками, требует повышенной прочности корпуса и всех конструкций машинного отделения.
Все это дает основание считать, что дальнейшее увеличение мощности судовых дизелей даже при переходе к среднеоборотным конструкциям хоть и будет возрастать, но ограничится 50–60 тысячами л. с.
В последнее время на судах получили применение, и другие типы установок и в первую очередь паровые и газовые турбины (ГТУ). Газотурбинный двигатель судового типа, созданный на базе конвертированной авиационной газовой турбины, почти в 15 раз легче равного ему по мощности дизеля. И, несмотря на то, что топливная экономичность газовых турбин ниже, чем ДВС, — их термический к.п.д. не превышает 20–23 процентов против 40–45 у ДВС, — ряд преимуществ ГТУ делает их достаточно конкурентоспособными, так как они более дешевы в эксплуатации и допускают большую степень автоматизации, чем дизели. Газовая турбина проста в ремонте и техническом обслуживании, более надежна в работе, поскольку не имеет сложных механических систем регулирования и управления, быстро запускается.
У конвертированных авиационных газовых турбин малый по сравнению с другими силовыми установками моторесурс. Но, пожалуй, это единственные двигатели, пригодные для мощных скоростных судов, использующих новые принципы движения. В настоящее время они применяются на кораблях Военно-Морского Флота в качестве двигателей форсирования.
Надводные суда Военно-Морского Флота по роду своей службы должны подолгу находиться в море. Большую часть времени они курсируют с умеренными скоростями и затратами мощности. Но должны иметь возможность совершать кратковременные переходы и маневры на высоких скоростях. В первом случае к.п.д. силовой установки имеет большое значение; во втором ее экономичность уже не играет такой роли. Вот почему на судах подобного типа стали сочетать более экономические силовые установки (дизели, паровые турбины) длительного режима с мощными газовыми турбинами, включаемыми на короткое время.
Диктовалось такое сочетание еще характером и природой сопротивления, оказываемого движению морских судов. Если сопротивление движению наземного транспорта растет пропорционально квадрату скорости, то сопротивление движению судов из-за создаваемого ими дополнительного волнового сопротивления растет пропорционально кубу скорости. С увеличением скорости хода резко возрастает расход мощности силовой установки. Так, эсминец для движения со скоростью 25 узлов затрачивает мощность 15 тысяч л. с., со скоростью 31 узел — 30 тысяч л. с., а при увеличении до 35 узлов — 45 тысяч л. с. Учитывая это, англичане на строящемся эсминце предусматривают 15-тысячесильную паротурбинную установку и газовую турбину авиационного типа мощностью 30 тысяч л. с., использующуюся только в режиме форсированной работы.