Альманах "Эврика"-84 - А. Лельевр

У транспортно-монтажных аэростатических аппаратов большое будущее. Они могут стать хорошими помощниками при проведении геологоразведочных и геофизических работ, при вывозе полезных ископаемых с места их добычи в труднодоступных районах. Перевозка леса по воздушным трассам позволит отказаться от строительства лесовозных дорог. Транспортировку зерна с токов на элеваторы, скота на высокогорные пастбища, труб к месту прокладки газо- и нефтепроводов тоже можно выполнять с помощью этих аппаратов.

В перспективе появится возможность управлять подъемной аэростатической силой путем температурного воздействия на рабочий газ. Не исключено создание и так называемых термодирижаблей, в которых в качестве рабочего газа будет использоваться горячий воздух или перегретый водяной пар. Появятся и беспилотные аппараты с дистанционным и программным управлением.

Использование атомных двигателей позволит создать своеобразные «плавающие острова», которые будут доставлять различные грузы в самые отдаленные уголки страны.

Сто лет назад Д. Менделеев в предисловии к книге «о сопротивлении жидкостей и воздухоплавании» писал:

«У других стран много берегов водного океана. У России их мало, сравнительно с ее пространствами, зато она владеет обширными… берегами свободного воздушного океана. Русским поэтому сподручнее овладеть сим последним… Оно, вместе с устройством доступного для всех и уютного двигательного снаряда, составит эпоху, с которой начнется новейшая история…»

Проблемами дирижаблестроения занимался К. Циолковский. Его проекты получили высокую оценку современников. Главный конструктор первых ракетно-космических систем С. Королев считал, что ракетоплавание и дирижаблестроение со временем будут взаимно обогащать друг друга как в земных делах, так и в космонавтике. Прогноз подтвердился. Сегодня существует проект атмосферного аппарата для изучения Венеры.

Итак, небо ждет дирижабли. На данном этапе научно-технического прогресса они обретают новые качества и новые возможности с учетом потребностей развития народного хозяйства.

Традиционные способы перекачки расплавленных металлов механическими насосами непригодны.

Большинство жидких металлов настолько агрессивно, что любой материал, контактирующий с ними, «съедается» за несколько часов работы. Кроме того, условия работы для персонала, обслуживающего такие устройства, тяжелы и вредны.

Но есть в природе силы, которые могут приводить в движение любой жидкий металл, не требуя применения насосов с электромоторами. Они возникают в самом металле при воздействии на него электромагнитным полем, то есть являются результатом прямого преобразования электрической энергии в механическую. Заставить эти силы двигать, перемешивать, дозировать расплавленный поток помогают магнитогидродинамические (МГД) машины.

Большой вклад в теорию МГД-машин внесли ученые Эстонии. Ее основоположником, основателем школы исследователей жидкометаллических машин был академик Эстонской академии наук профессор Таллинского политехнического института Александр Воль-дек. Его фундаментальные работы оказали большое влияние на развитие МГД-техники в СССР и за рубежом. Кстати, до настоящего времени основные их положения привлекают внимание многих исследовательских институтов, вузов, производственных предприятий. Так, важные работы по теории и разработке автоматизированного МГД-привода (МГД-насос, управляемый источником питания и системой автоматического управления) приводятся учеными кафедры электропривода Таллинского политехнического института.

С помощью МГД-приводов стало возможным перекачивание жидких металлов по трубопроводам с одновременным регулированием скорости течения и давления в гидротракте. Создание этого класса энергетического оборудования позволило по крайней мере в четырех отраслях народного хозяйства — атомной энергетике, металлургии, литейном производстве, химической промышленности — в широких масштабах развивать новые технологические процессы. Так, в современных атомных реакторах в качестве теплоносителя можно использовать щелочные металлы — сплав натрия и калия. Он способен передавать тепло лучше других жидкостей. Кроме того, эти металлы достаточно легки и обладают хорошей электропроводностью. Они нашли применение в МГД-установках для отвода тепла из энергетических реакторов.

По сути дела, МГД-привод базируется на машине, с одной стороны, имеющей свойства электрической, а с другой — гидравлической установки. Этим и достигается ее высокая управляемость. Прямое электромагнитное силовое воздействие позволяет создать принципиально новые устройства для разливки жидких металлов в металлургии. Так, обычный литейный автомат или робот часто имитирует работу литейщика: жидкий металл разливается черпаком в форму или изложницу. Однако этому древнему способу присущи давно известные недостатки: разрушается оксидная пленка и поверхность жидкого металла в черпаке сильно окисляется в соприкосновении с воздухом. А используя в качестве захватывающего устройства МГД-привод, можно полностью исключить окисление и выгорание жидкого металла.

Кроме того, наши исследования по теории МГД-привода применяются при решении ряда задач в области создания высокоскоростного наземного бесколесного транспорта, станкостроении, робототехнике. В нашей лаборатории уже разработаны небольшие линейные двигатели для манипуляторов, подающих листовой металл под ножницы. Ими также снабжены поворотные столы для рентгенографического исследования сварных швов тонкостенных металлических цилиндров, карусельные литейные установки и другие устройства.

У насоса, созданного в Каунасском политехническом институте, нет аналогов. Он представляет собой конструкцию в виде эластичной трубы, в которой размещены пустотелые шары, заменившие традиционный поршень.

Специальные вибраторы создают в кольцевом преобразователе бегущую волну, которая заставляет шары перемещаться по окружности и, словно винт, увлекать за собой жидкость.

Сейчас в составе транспортных флотов мира (в том числе и советского) всего около трех десятков лихтеровозов. Что это за суда?

Началом всему был контейнер — «морской сундук», как его порой называют. Он свел в единую транспортную систему автомобильные трассы и стальные пути, реки и моря. Появились специальные погрузочные предприятия — терминалы, новые суда — контейнеровозы, по скорости в ряде случаев оставившие позади пассажирские лайнеры. Наконец, настала очередь гигантских «ро-ро» — судов с горизонтальным методом погрузки: «вкатывай-выкатывай».

Хорошая идея всегда идея простая. И она пришла: а что, если заставить контейнеры плавать? Тогда судну-носителю не придется заходить в порт для разгрузки, а просто оставлять на рейде адресованные сюда плавающие контейнеры, а самому продолжать плавание. Контейнеры разгрузят, затем наполнят местным грузом, и их можно будет подобрать на обратном пути.

Так родился новый класс судна — лихтеровоз и новый контейнер — плавающий лихтер. Его даже не пришлось изобретать. Лихтеры — несамоходные мелкосидящие суденышки — давно применяются на рейдах для разгрузки океанских судов, которым на мелководье не пройти. Потребовалось лишь придать лихтеру прямоугольные обводы, форму коробки, которую удобно складывать в трюмы и на палубу.

Особенно целесообразно применение лихтеровозов на арктических трассах, где крупных, хорошо оборудованных портов мало, а грузов доставлять надо с каждым годом все больше и больше. Однако такой лихтеровоз должен быть ледового класса, а кроме того, поскольку навигация в Арктике пока продолжается ограниченное время, еще и комбинированным, способным брать не только плавающие, но и обычные контейнеры. И наконец, нерационально занимать значительную часть корпуса под цистерны для топлива. Ведь на его место можно принять лишние лихтеры или контейнеры. Значит, судно должно иметь атомную энергетическую установку (АЭУ).

Как будет выглядеть такое судно для Арктики?

Длина наибольшая — 260, ширина — 32,2 метра.

Водоизмещение максимальное — 61200 тонн. Дедвейт— 31900 тонн. Максимальная скорость по чистой воде — 20 узлов — обеспечивается АЭУ мощностью 40 000 лошадиных сил. Установка одновальная с винтом регулируемого шага. Винт поместится в кольцеобразной насадке, которая имеет два назначения: улучшает гидродинамические условия работы винта и предохраняет лопасти от ударов о лед. Принимаются и другие меры, надежно ограждающие вин-то-рулевую группу от столкновения со льдами: специальные «плавники», расположенные в кормовой части, отведут битые плавающие льдины, страхуя винторулевую группу.