Page 1

ISBN 978-985-08-2162-1


УДК [629.3+629.78].01 Юницкий А. Э. Струнные транспортные системы: на Земле и в космосе / А. Э. Юницкий. – Минск : Беларуская навука, 2017. – 379 с. – ISBN 978-985-08-2162-1. В монографии изложены теория, состояние разработки, перспективы и основные результаты исследований высокоскоростного наземного транспорта, движение которого осуществляется по струнной путевой структуре, и неракетного космического транспортного средства в виде кольцевой струнной системы, охватывающей планету в плоскости, параллельной экватору. Впервые книга вышла в 1995 г. В настоящем издании она дополнена новым авторским предисловием и вклейкой новых иллюстраций. Табл. 14. Ил. 188. Библиогр.: 88 назв.

ISBN 978-985-08-2162-1

© Юницкий А. Э., 2017 © Оформление. РУП «Издательский дом «Белорусская наука», 2017


ПРЕДИСЛОВИЕ К ИЗДАНИЮ 2017 года Первое издание предлагаемой вашему вниманию научной монографии вышло в 1995 г. Тогда струнные транспортные системы были преимущественно теорией, и практическое воплощение этой транспортно-инфраструктурной технологии ограничивалось лишь действующей моделью в масштабе 1 : 10. Вместе с тем уже к тому времени были сформированы полноценные инженерные и научные школы по данному направлению. Работа этих школ подготовила условия для создания полномасштабных тестовых участков эстакадных струнных транспортных систем, в 2017 г. представленных в Республике Беларусь широкому международному научному и инженерному сообществу. Это стало возможным только потому, что в 2000 г. в г. Москве, в ОАО «Научно-производственная компания Юницкого» автором настоящей монографии была создана еще одна школа – проектно-конструкторская. Сейчас только в ЗАО «Струнные технологии» в г. Минске, входящем в международный холдинг SkyWay, имеется 15 конструкторских бюро, в которых трудятся более 300 ученых, инженеров, конструкторов, архитекторов и дизайнеров. Их профиль работы – рельсо-струнные транспортные эстакады, подвижной состав (грузовые, городские и высокоскоростные междугородные электромобили на стальных колесах – пассажирские юнибусы, юникары и юнибайки, а также грузовые юнитраки и юнитрансы) и инфраструктура «второго уровня» – станции, вокзалы, грузовые терминалы, депо, иное, а также автоматизированные системы безопасности, управления, энергообеспечения и связи. Поэтому струнный транспорт – это не система, а сложнейший комплекс, в который входят примерно десяток систем и еще больше подсистем. На территории демонстрационно-сертификационного центра SkyWay (в предыдущей терминологии – струнных дорог), в г. Марьина Горка, что в 60 км от Минска, показаны промышленные образцы городского и прогулочного пассажирского, а также грузового рельсо-струнных комплексов. На  участке легкого струнного комплекса с  эстакадой протяженностью 800 м уже достигнута скорость, превышающая 100 км/ч. Подтверждены все основные инженерные расчеты по надземным рельсо-струнным путевым структурам эстакадного типа, представленным в первой части настоящей монографии. Нет никаких сомнений, что уже к моменту выхода этой книги будут достигнуты скорости 150 км/ч, а в самом ближайшем будущем мы

3


покорим и заявленный рубеж в 500 км/ч – скорости, достаточной для того, чтобы вывести наземный транспорт на качественно новый уровень. Надеюсь, что вы сможете оценить тот огромный труд, который был проделан автором публикации, а также созданными и возглавляемыми им научной, инженерной и проектно-конструкторской школами. Текущий этап развития струнных транспортных комплексов вдохновляет и на практике подтверждает истинность исходной гипотезы. Поэтому в будущее мы смотрим с уверенностью в том, что струнный транспорт – наиболее перспективное направление развития мировой транспортно-инфраструктурной отрасли. Существующие инфраструктурные решения исчерпали себя, перестали отвечать требованиям времени и не открывают новых возможностей. Действующий транспорт не столько является средством решения проблем, сколько их источником. Ежегодно в автомобильных авариях на планете погибает около 1,5 млн человек, а более 10 млн получают увечья и становятся инвалидами. «Закатаны» в асфальт и «похоронены» под шпалами плодородные почвы, по площади равные пяти Великобританиям. А на территории на порядок большей почвы деградированы и загрязнены канцерогенами. Все мы забыли о том, что не получили Землю в наследство от наших предков, а взяли ее взаймы у наших потомков. Транспорт – автомобили, авиация, железные дороги, вертолеты, корабли и ракеты, промышленные конвейеры, нефте- и газопроводы, а также связанные с ними промышленность и инфраструктура являются одними из основных источников загрязнения окружающей среды и представляют наибольшую экологическую опасность. Существующие транспортные артерии перегружены, актуальные скорости транспортировки пассажиров и грузов явно неудовлетворительны, а строительство новых коммуникаций непосильно для целого ряда стран и регионов из-за дороговизны. Все это препятствует поступательному развитию мировой экономики и обусловливает неравномерность распределения социальных и инфраструктурных благ среди населения планеты. Струнный транспорт, особенно его транспортно-инфраструктурная составляющая, которая будет реализована в XXI веке в виде мировой сети Транснет общей протяженностью в десятки миллионов километров, аналогично его «старшему брату» Интернету обеспечит возможность комплексного решения этих общемировых проблем. Он способен удовлетворить весь спектр коммуникационных потребностей (не  только транспортных, но также энергетических и информационных) и при этом является гораздо более экономичным и эффективным, чем все существующие альтернативы. К тому же он отличается высоким уровнем безопасности, долговечностью и не наносит вреда окружающей среде. В городе юнибусы и юникары смогут перемещаться со скоростью до 150 км/ч, они разгрузят существующие дороги, снизят уровень шума

4


и эмиссию вредных веществ в атмосферу. В междугородном сообщении для высокоскоростных юнибусов и юнилетов достижимы скорости до 500–600 км/ч, а при особой конструкции, в форвакуумном тоннеле, – и до 1250 км/ч. При этом стоимость строительства всех видов наземного струнного транспорта (городского, грузового, высокоскоростного и гиперскоростного) в несколько раз ниже, чем у других транспортных систем на «втором уровне», сопоставимых по скорости и объемам перевозок. Возможность возведения в местностях со сложным рельефом и климатом, малые площади землеотвода, сохранение естественно-природных ландшафтов, универсальность и интегрируемость с линиями связи, электропередач – далеко не все преимущества струнных дорог. Учитывая это, можно с уверенностью утверждать, что повсеместное применение таких систем способно обеспечить стремительный и масштабный рост в социально-экономической жизни любой страны и всего мира. Струнный транспорт может стать идейной и технической основой сплочения общества. Это также подтверждено на практике. В период с 2014 по 2017 г. – всего за три года с момента анонсирования автором монографии программы по народному финансированию строительства тестовых участков струнного транспорта – проект сумел собрать вокруг себя около миллиона участников из 237 стран и территорий мира (больше, чем в ООН). Все эти люди так или иначе содействуют развитию технологии, более 300 тыс. из них уже стали инвесторами. Это произошло без масштабных рекламных кампаний и поддержки со стороны государства. Поэтому можно только представить те колоссальные возможности для консолидации общества, которые заключают в себе струнные транспортные технологии, которые не замыкаются только на SkyWay, если предложить их повсеместное внедрение на уровне государственной или международной программы. В самой сути транспорта лежит объединение людей. Струнный транспорт может выполнять это предназначение не только на локальном, но и на общепланетарном уровнях. Описание соответствующей транспортной системы для индустриального освоения и заселения космоса, также струнной, представлено во второй части данной научной монографии. Общепланетарное транспортное средство (ОТС) – это геокосмический транспортно-инфраструктурный комплекс многоразового использования для безракетного освоения ближнего космоса. Он позволит за один рейс выводить на орбиту порядка 10 млн т грузов и 1 млн человек, которые будут задействованы в создании и функционировании околоземной космической индустрии в будущем. Для достижения того, что способно сделать ОТС за один год, современной мировой ракетно-космической отрасли, в которую уже вложены триллионы долларов, потребуется порядка миллиона лет. За один год ОТС сможет выходить в космос до 100 раз. При этом затраты на доставку

5


каждой тонны полезного груза на заданную орбиту будут в тысячи раз ниже, чем современными ракетами-носителями. Создание ОТС откроет перед человечеством безграничные перспективы для освоения космоса, куда в короткое время можно будет переместить все вредное производство с нашей родной планеты, загрязняющее земную биосферу. Подобные идеи сегодня набирают популярность, так как для индустрии космос – это практически неисчерпаемый источник энергии, сырья, пространственных ресурсов и принципиально новых технологических возможностей (невесомость, глубокий вакуум и др.), позволяющих производить продукцию более высокого, чем на Земле, качества по более низкой цене и без ущерба нашему общему дому – биосфере. В то же время это даст возможность окончательно решить экологические проблемы и обеспечить комфортную среду существования для новых поколений. Проект ОТС разработан автором монографии около 40 лет назад и за это время многократно исследован и проверен расчетными методами. Все инженерные решения, применяемые в проекте, широко известны, апробированы на практике и реализованы в настоящее время в промышленности. Бюджет проекта составит около 2 трлн долларов США при сроке реализации порядка 25 лет. На сегодняшний день на планете практически не осталось места, где бы не было проблем, связанных с транспортом. Моя инженерная школа предлагает технологии, которые позволят решить их, преобразить жизнь в лучшую сторону и задать вектор развития цивилизации на многие столетия вперед! Мы уже достигли существенных результатов, перешли от чистой науки к производству и коммерческой реализации струнных транспортных систем. Мы продолжаем работать, развиваться, расти и готовы прийти в любое место, в любую страну, для которой не чуждо чувство ответственности за будущее – свое и всей планеты Автор сознательно не стал править свой предыдущий научный труд, написанный им около 30 лет назад и изданный в 1995 г. Поэтому первое издание монографии, в том числе его предисловие, не претерпело никаких изменений. Добавлены лишь новые иллюстрации и фотографии, чтобы показать, как с годами эти теоретические научные изыскания пробивали путь к практической реализации в металле, бетоне и композитах. Наука не имеет срока давности, и не стоит ее подстраивать или перестраивать под нынешние конъюнктуры – под реактивные полеты на Луну за гелием-3 или на Марс, чтобы построить там колонию и умереть в скафандре не только от собственных испражнений, но также из-за отсутствия нашего земного воздуха и нашей земной полноценной еды. С любовью, инженер Анатолий Юницкий


История Sky Way

Действующая модель струнного транспорта Юницкого (СТЮ) на Ганноверской промышленной выставке-ярмарке. 1996 г., Ганновер


Продувка высокоскоростного юнибуса масштаба 1 : 5 в аэродинамической трубе. 1996 г., Санкт-Петербург

Выставка «Спецтранспорт–99». 1999 г., Москва


СТЮ на выставке, организованной мэрией города Москвы. 1999 г., Москва

Первое испытание бирельсовой трассы и двухкорпусного юнибуса масштаба 1 : 5. 2000 г., аэродром Тушино


Продувка в аэродинамической трубе двухкорпусного юнибуса масштаба 1 : 5. 2000 г., Санкт-Петербург

Презентация губернатору Московской области Громову Б.В. действующих моделей СТЮ масштаба 1 : 5 и 1 : 10. 2000 г., Озеры


Презентация действующих моделей СТЮ на всемирном форуме ООН по городской экологии. 2000 г., Кейптаун

Демонстрация действующей модели СТЮ масштаба 1:5 администрации и жителям Озерского р-на. 2001 г., Озеры


Испытания тестового участка грузопассажирского СТЮ первого поколения модифицированным автомобилем на стальных колесах ЗИЛ-131 весом до 15 т. 2001 г., Озеры

Ходовые испытания мобильной лаборатории на базе модифицированного ЗИЛ-131. 2001 г., Озеры


Презентация СТЮ послу Малайзии. 2001 г., Москва

Продувка модели высокоскоростного юнибуса в аэродинамической трубе. 2001 г., Санкт-Петербург


Работа над обводами высокоскоростного юнибуса масштаба 1 : 1. 2001 г., Москва

Действующая модель СТЮ на выставке «Технологии из России–2001». 2001 г., Москва


5-й Российский международный автомобильный салон «Автосалон–2001». 2001 г., Москва

Презентация действующей модели СТЮ масштаба 1 : 5 губернатору Красноярского края Лебедю А. И. 2001 г., Москва


Презентация СТЮ губернатору Московской области Громову Б.В. и представителям Госстроя и Государственной Думы России. 2001 г., Озеры

Международная специализированная выставка городского транспорта «СитиТрансЭкспо–2002». 2002 г., Москва


Заезд испытательного модуля СТЮ по обледенелому рельсу вверх с уклоном 1 : 10. 2002 г., Озеры 2002 г., Москва

Презентация действующей модели подвесного СТЮ заместителю мэра г. Хабаровска Новицкому В. А. и директору Центра ООН-Хабитат в г. Москве Сторчевусу В. К. 2006 г., Хабаровск


Презентация СТЮ губернатору и правительству Ханты-Мансийского автономного округа – Югра. 2006 г., Ханты-Мансийск

СТЮ на выставке инвестиционных проектов «ЮграИнвест–2007». 2007 г., Ханты-Мансийск


Визуализация. Высокоскоростной SkyWay (вариант). 2008 г.

Визуализация. Городской подвесной юнибус U-382. 2008 г.


Визуализация. Пассажирская станция SkyWay для подвесных юнибусов. 2009 г.

Визуализация. Высокоскоростная трасса «Москва – Санкт-Петербург». 2009 г.


Визуализация. Грузовой навесной SkyWay. 2010 г.

Визуализация. Грузовая трасса SkyWay c канатным приводом в Австралии. 2010 г.


Визуализация. Грузовая трасса SkyWay в Австралии для навесных юнитраков с пониженным центром тяжести. 2010 г.

Визуализация. Высокоскоростной SkyWay. 2011 г.


Визуализация. Городской навесной юнибус большой вместимости. 2011 г.

Визуализация. Грузовой навесной поезд SkyWay на двухколейной эстакаде. 2011 г.


Визуализация. Грузовой навесной SkyWay на двухколейной струнно-ферменной эстакаде. 2011 г.

Визуализация. Городской навесной SkyWay. 2012 г.


Визуализация. Станция пересадки с высокоскоростного междугороднего на городской SkyWay. 2012 г.

Грузовой подвесной SkyWay в Австралии. 2012 г.


Грузовой порт SkyWay на шельфе моря. 2012 г.

Визуализация. Городской навесной SkyWay в линейном городе на шельфе моря. 2014 г.


Визуализация. Городской подвесной SkyWay со станцией в высотном здании. 2014 г.

Визуализация. Грузовой морской порт SkyWay на берегу моря. 2014 г.


Визуализация. Линейный город SkyWay. 2014 г.

Визуализация. Морской участок трассы SkyWay с провисающей путевой структурой. 2015 г.


Демонстрация действующей модели подвесного городского SkyWay в будущем ЭкоТехноПарке. 2015 г., Марьина Горка

Нулевой километр SkyWay. Генеральный конструктор Анатолий Юницкий потер на счастье и для здоровья Республику Беларусь на бронзовой карте мира. Октябрь 2015 г., Марьина Горка


Строительство транспортно-логистического узла, совмещенного с анкерной опорой. 2016 г., Марьина Горка

Установка анкерных опор легкой городской трассы SkyWay. 2016 г., Марьина Горка


Установка ферм эстакады «2 в 1» (для высокоскоростного навесного и скоростного подвесного подвижного состава SkyWay). 2016 г., Марьина Горка

Сборка юнибайка. Июль 2016 г., Минск


Юнибус и юнибайк SkyWay на международной выставке «InnoTrans 2016». Сентябрь 2016 г., Берлин

Подвижной состав SkyWay на выставке Energy Expo. 2016 г., Минск


Интерьер 14-местного городского юнибуса SkyWay. 2016 г., Минск

Генеральный конструктор SkyWay Анатолий Юницкий с семьей на выставке «Energy Expo 2016». 2016 г., Минск


Юнибус и юнибайк SkyWay готовятся к отправке на испытания в ЭкоТехноПарк. 2016 г., Минск

Генеральный конструктор Анатолий Юницкий перед началом ходовых испытаний юнибайка. 2016 г., ЭкоТехноПарк


Юнибайк SkyWay. Первые ходовые испытания. Ноябрь 2016 г., ЭкоТехноПарк

Ходовые испытания городского подвесного юнибуса. Май 2017 г., ЭкоТехноПарк


Ходовые испытания юнибайка. Май 2017 г., ЭкоТехноПарк


7


8


9


появился как результат работы над эстакадой ОТС, создание которой является наиболее трудоемкой частью этого проекта, т.к. эстакада бу­дет иметь протяженность в десятки тысяч километров и должна опоя­сывать Землю по одной из широт. Принципиальная схема ОТС по данной причине подвергалась критике со стороны многочисленных оппонентов. Стремление упростить и удешевить конструкцию эстакады привело к созданию линейной струнной системы, которую предлагает‑ ся использовать в качестве путевой структуры наземного скоростного транспорта. Серьезные исследования по проектам, описанным в настоящей монографии, в мире не проводятся. Об этом свидетельствуют результаты патентного поиска на мировую новизну по международным заяв­кам на струнные транспортные системы и анализ научных публикаций. Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность к.ф.-м.н. Вярьвильской О.Н., к.ф.-м.н. Савенкову В.А., к.ф.-м.н. Савчук В.П. и к.ф.-м.н. Козловскому Н.И. (Белорусский государственный университет) в подготовке главы 4 (часть 1), к.т.н. Шилько С.В. и к.т.н. Чижику С.А. (Институт механики металлополимерных систем АН Беларуси) в подготовке глав 3 и 4 (часть 1), к.ф.-м.н. Казбану A.M. (Воронежский политехнический институт) и к.т.н. Лизареву А.Д. в подготовке глав 1—5 (часть 2), д.т.н. Петроковцу М.И. — за рецензирование части 2 книги.


11


12


13


14


Рис. 1.4. Скорость транспорта НТЛ – как у самолёта

Рис. 1.5. Трасса НТЛ на высоких опорах (около 100 м)


Рис. 1.6. Трасса НТЛ в пустыне

Рис. 1.7. Трасса НТЛ в горах


Рис. 1.8. Вокзал

Рис. 1.9. Посадка в транспортный модуль


Рис. 1.10. Трасса НТЛ в городе

Рис. 1.11. Трасса НТЛ на шельфе океана (в качестве опор – небоскрёбы)


Рис. 1.12. Вход трассы НТЛ в морской участок

Рис. 1.13. Морской участок трассы НТЛ (труба-тоннель размещена на глубине 50 м)


15


16


17


19


20


21


22


23


24


Рис. 2.25. Двухпутная трасса

Рис. 2.26. Натяжение струны на анкерную опору


Рис. 2.27. Установка промежуточной опоры

Рис. 2.28. Технологическая платформа для монтажа струнной путевой структуры


25


26


27


28


29


30


31


32


33


34


35


36


37


38


39


40


41


42


43


44


Рис. 2.25. Двухпутная трасса

Рис. 2.26. Натяжение струны на анкерную опору


Рис. 2.27. Установка промежуточной опоры

Рис. 2.28. Технологическая платформа для монтажа струнной путевой структуры


45


46


47


48


49


50


51


52


53


54


55


56


58


59


60


61


62


63


64


65


66


67


68


69


71


72


эффициентом vа скорости изменения длины пружины. Расстояние меж-

73


74


E

∂2  ∂2  ∂u   ∂ 2u ∂ 2u ′ I u T + µ ρ + −   1 2 = f ( z , t ) + R2 + ρ s g , s 2   ∂t   ∂z 2  ∂z 2  ∂t ∂z

75


76


77


d    c + va  dt  

d    c + va  dt  

78


С учетом равенств (4.18) запишем уравнения (4.17) в виде

79


80


81


82


83


i

0 g  d   = ∑ (m1 + 2m2 ) +  c + va  2 dt   i =1 

84


85


86


87


88


89


90


91


92


93


94


95


96


97


98


99


100


101


102


103


104


105


106


107


108


109


110


111


112


113


114


115


104

116

106


117


118


119


120


121


122


123


124


125


126


127


128


129


130


131


132


133


134


135


136


137


138


139


140


141


142


143


144


145


146


147


148


c, va

150


151


152


153


155


156


157


158


159


160


161


162


163


164


165


166


167


168


169


170


171


172


173


174


175


176


177


178


179


181


182


183


184


на высоте Ha ≥ 100 км можно пренебречь.

185


где ω p0 — начальная угловая скорость ротора, V0 — стартовая скорость ротора.

186


187


188


189


190


191


192


193


194


195


Итак, при свободном расширении ротор проходит положение постоянной орбиты xk = b > 1 с отличной от нуля радиальной скоростью. Характер движения зависит от соотношения величины b к значению bкр = 2, называемому в дальнейшем критическим параметром b.

Относительная орбита x2k отстоит от xk на величину D = x2k – xk = β −1 = xk . Если xk = b = 1,5, то x2k = 3, D = 1,5 или в размерных 2−β

196


197


198


199


200


уравнение вращательного движения (1.2) и интеграл (1.6) не изме-

201


202


203


204


205


206


207


208


209


an =

R = 995,736 — показатель степени экспоненты в формуле Ha

210


211


212


213


214


216


217


218


219


220


221


222


223


224


225


226


227


228


229


230


231


232


233


Из сопоставления правых частей (2.28) и (2.8) вытекает

234


хранения моментов масс, сосредоточенных в точках x0 и xn, аналогич­ ное правилу равновесия рычага с опорой в центре Земли. О рычаге таких масштабов мечтал еще Архимед.

235


236


237


238


239


240


241


242


243


244


245


246


247


248


250


251


252


253


254


255


256


257


 0,  p,  x  f sinψ . x

258


259


260


261


262


263


264


265


266


267


268


269


270


271


272


273


274


275


276


278


279


280


281


282


283


284


285


286


(V02 − V12 ) V12 Четвертый период — промежуточный между этапами разгона и движения ротора в открытом космосе. Основная его особенность — движение ротора в вакуумной оболочке через атмосферув режиме упругого расширения. От момента отделения от эстакады и до выхода из плотных слоев атмосферы примерно на высоте 100 км, зазор между ротором и оболочкой поддерживается автономной системой электродинамического подвеса без поступления электроэнергии от внешних источников. Левитационное усилие должно быть достаточным для преодоления инерционности оболочки при ее радиальном движении, а также сил тяготения, сопротивления атмосферы и упругости при растяжении оболочки.

287


288


289


290


291


292


293


294


L n

295


296


297


298


Уравнение возмущенного движения для упруго-вязкой дискретной модели ротора имеет вид (4.11), в правую часть здесь следует поставить возмущающую силу ±mq sin a, меняющую знак в точке C1. Возмущенное движение, как и в предыдущем случае, представляет собой продольные затухающие колебания или апериодическое движение типа одиночной волны. В проекции на нормаль к траектории, совпадающей с направлением местного радиуса кривизны, получим формулу левитационного усилия N:

где V* = (grk cos a)1/2 — абсолютная скорость, при которой N обращается в нуль. В интервале изменения скорости V* ≤ Va ≤ V усилие N 0 меняет направление и определяется формулой

299


300


Особо опасны в период разгона ротора сейсмические воздействия, которые могут привести к искривлениям и изломам эстакады, поэтому большое значение приобретает разработка конструкции эстакады с высокой степенью сейсмостойкости. Для предотвращения совпадения во времени процесса разгона ротора ОТС с сейсмической активностью Земли в районах, прилегающих к трассе, важную роль будут играть надежные методы прогнозирования землетрясений. Силовые и энергетические характеристики ТЛС для ОТС со сверхпроводящей обмоткой возбуждения при изменении скорости ротора до значений V0 > V1, погонной массе 100 кг/м, размером поперечного сечения 0,3 м и потребляемой мощностью 10 кВт/м, вычисленные в [III] приводит к выводу о возможности такого технического решения. Однако реальностью оно может стать только при условии со­ здания сверхпроводников, которые по электрофизическим, весовым и стоимостным показателям находились бы на уровне современных низ­ ко-температурных сверхпроводников. Но и в этом случае возникают многие проблемы реализации ТЛС: повышение КПД двигателя, надежность и устойчивость энергообеспечения ОТС при разгоне его ротора, устойчивость инфраструктуры си-

301


303


304


305


306


307


308


309


310


311


312


313


314


315


316


317


318


319


320


321


B1 = A4 A7 (1 + A5 ) 4 − A54  ,  

322


323


325


326


327


328


329


330


331


332


333


335


ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к изданию 2017 г. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ЧАСТЬ 1. СТРУННАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА . . . . . . . . . . . . . . . 7 Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ГЛАВА 1. Общая концепция СТС как альтернативы существующим видам транспорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 ГЛАВА 2. Конструктивные варианты СТС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.  Принципиальная схема СТС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2.  Струнная путевая структура  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.  Опоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.4.  Транспортный модуль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.5.  Технология строительства СТС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.6.  Технико-экономическое сравнение транспортных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 ГЛАВА 3. Задачи механики высокоскоростного транспорта . . . . . . . . . 58 3.1.  Динамика движения транспортных модулей по струнной направляющей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.2.  Прочность модулей и струнной направляющей . . . . . . . . . . . . 59 3.3.  Трибология контакта колесо – струна  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ГЛАВА 4. Динамическая модель и расчетные оценки параметров движения транспортных модулей по струнной транспортной линии (СТЛ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.1.  Вывод уравнений движения струнной транспортной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.2.  Исследование колебаний гибкой струны (первое приближение СТЛ)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.3.  Колебания струнной транспортной системы с упругим корпусом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.4.  Численное исследование динамического прогиба пролета СТЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Условные обозначения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

338


ЧАСТЬ 2. ОБЩЕПЛАНЕТНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (ОТС) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Необходимость индустриализации космоса . . . . . . . . . . . . . . . 2. Выбор критериев индустриализации космоса . . . . . . . . . . . . . 3. Законы сохранения применительно к геокосмическому транспорту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.  Закон сохранения энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.  Законы сохранения импульса и момента импульса . . . . 3.3.  Закон сохранения движения центра масс . . . . . . . . . . . . 3.4.  Анализ законов сохранения применительно к ГКТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Общепланетное транспортное средство . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 1. Динамика выхода ОТС в космическое пространство в экваториальной плоскости Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.  Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.  Дифференциальные уравнения движения элемента системы ротор – оболочка в атмосфере . . . . . . . . . . . . . 1.3.  Анализ уравнений движения системы в атмосфере . . . . . . . . 1.4.  Динамика системы ротор – оболочка при движении в атмосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.  Динамика ротора на участке упругого растяжения в открытом космосе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.  Динамика колебательного движения ротора . . . . . . . . . . . . . 1.7.  Уравнения движения ротора на участке фрикционного расширения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.  Выбор участков упругого и фрикционного расширения. Динамика управляемого радиального движения ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9.  Движение ротора на заключительном этапе . . . . . . . . . . . . . . 1.10.  Задача о выводе ротора ОТС на орбиту. Пример . . . . . . . . . ГЛАВА 2. Динамика выхода ОТС на орбиту с диссипацией энергии за счет подъема оболочки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.  Управление движением элемента ротора – оболочки в атмосфере с учетом вращения оболочки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.  Динамика радиального движения системы в атмосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.  Радиальное движение системы с остановкой в положении х = х' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

339

155 155 158 163 163 164 166 166 175 181 182 183 186 187 190 193 198 202 206 210 216 217 221 223


2.4.  Движение ротора и оболочки на последующих этапах  . . . . . 2.5.  Движение системы на последнем этапе . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.  Зависимость между параметрами системы на начальном и конечном этапах движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.  Динамика системы при выходе на постоянную орбиту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.  Задача о выводе системы на промежуточную орбиту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.  Изменение радиального ускорения системы . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 3. Маневрирование ротора с целью обхода объектов, движущихся в экваториальной плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.  Постановка задачи о маневрировании ротора ОТС . . . . . . . . 3.2.  Дифференциальные уравнения движения ротора ОТС вне экваториальной плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.  Методика решения задачи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.  Динамика свободного движения ротора. Решение задачи о выводе ротора из зоны притяжения планеты . . . . . . . . . . 3.5.  Динамика ротора на этапе гашения углового движения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.  Движение ротора на этапе гашения радиального движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7.  Задачи о маневрировании ротора в условиях Урана и Сатурна  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 4. Проблемы создания ускорителя для разгона ротора ОТС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.  Система подъема ротора в центр оболочки  . . . . . . . . . . . . . . 4.2.  Проблемы создания линейного электродвигателя для разгона ротора до космических скоростей  . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.  Проект комбинированной системы разгона и левитации ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.  Задача о разгоне ротора ОТС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.  Динамика возмущенного движения ротора при нарушениях работы системы разгона  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.  Другие возможные возмущения движения ротора при разгоне  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ГЛАВА 5. Оценка параметров процесса аэродинамического разогрева ротора ОТС при отсутствии защитной оболочки . . . . . . . . . . 5.1.  Результаты исследований разогрева аэродинамической техники. Обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.  Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

340

226 231 234 239 244 246 250 252 254 259 261 266 270 272 278 278 282 285 289 292 297 303 303 306


5.3.  Приближенный расчет параметров течения воздуха в окрестности поверхности ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.  Приближенный расчет температурного поля в окрестности поверхности ротора при отсутствии процесса сублимации защитного покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.  Квазистационарный расчет температуры поверхности ротора при отсутствии процесса сублимации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6.  Квазистационарный расчет динамики испарения сублимирующего покрытия тепловой защиты ротора . . . . . . . . . . 5.7.  Некоторые выводы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Условные обозначения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Оглавление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

309 312 318 319 323 325 331 335 338


Научное издание

Юницкий Анатолий Эдуардович

СТРУННЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ: НА ЗЕМЛЕ И В КОСМОСЕ Ответственный за выпуск Г. К. Киселёв Художественный редактор И. Т. Мохнач Технический редактор О. А. Толстая Компьютерная вёрстка А. В. Новик Дизайн обложки ЗАО «Струнные технологии» 1

Подписано в печать 20.07.2017. Формат 60 ç 84 /16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 19,88 + 2,21 вкл. Уч.-изд. л. 21,3. Тираж 1000 экз. Заказ 131. Издатель и полиграфическое исполнение: Республиканское унитарное предприятие «Издательский дом «Беларуская навука». Свидетельства о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/18 от 02.08.2013, № 2/196 от 05.04.2017 Ул. Ф. Скорины, 40. 220141, г. Минск

Презентация Юницкого "Струнные транспортные системы на земле и в космосе"  

Я давно хотел опубликовать эту монографию. Сколько их. А таких? ЧЕЛОВЕЧЕСТВО можно СПАСТИ! можно помочь человеку в целом а можно целой ПЛАНЕ...

Презентация Юницкого "Струнные транспортные системы на земле и в космосе"  

Я давно хотел опубликовать эту монографию. Сколько их. А таких? ЧЕЛОВЕЧЕСТВО можно СПАСТИ! можно помочь человеку в целом а можно целой ПЛАНЕ...

Advertisement