Заглянем в будущее

Доктор технических наук В. С. Молярчук рассказывает о транспорте будущего

Транспорт, являясь отраслью материального производства, в своем развитии подчиняется общим законам экономического и социального развития, в соответствии с которыми функционирует все народное хозяйство. Причем особенностью деятельности транспорта является то, что процесс перевозки состоит практически в превращении тепловой или электрической энергии в энергию механическую, непосредственно используемую для перемещения грузов и пассажиров, то есть совершения транспортной работы.

Это и определяет наличие тесной функциональной зависимости между производительностью труда и энерговооруженностью работников, занятых на транспорте.

Под энерговооруженностью работников транспорта в данном случае понимается количество «лошадиных сил» (л. с.) номинальной мощности парка тяговых средств и установок, приходящихся на одного работающего, то есть частное от деления суммарной мощности тяговых и технических средств на среднегодовое число людей, занятых в эксплуатации.

Теоретическая формула, связывающая величины производительности труда и его энерговооруженности для транспортных средств наземного и водного транспорта, выражается общим уравнением:

Коэффициент А включает такие показатели, характеризующие транспортный процесс, как грузоподъемность подвижного состава, скорость движения, коэффициент рабочего времени технических средств, коэффициент ходового времени, коэффициенты использования грузоподъемности и номинальной мощности технических средств.

Однако анализ этого уравнения с использованием фактических показателей за двадцатилетний период работы всех названных видов транспорта показал, что благодаря комплексному влиянию всех этих факторов величина коэффициента А остается практически постоянной, равной для железнодорожного транспорта 69 500, речного — 97 750 и автомобильного — 3000.

Поэтому можно считать, что на протяжении всего предшествующего двадцатилетия производительность труда этих видов транспорта была прямо пропорциональна только изменению их энерговооруженности.

Анализ динамики удельной энерговооруженности труда на магистральных видах транспорта, в частности на железнодорожном, показал, что основной причиной ее непрерывного роста является увеличение мощности тяговых средств (в данном случае — локомотивов), используемых для совершения транспортной работы при сравнительно небольшом изменении общего контингента работающих. Именно рост средней мощности локомотива с 2000 до 3500 л. с. обусловил увеличение средней энерговооруженности труда с 11,5 до 20,4 л. с. на человека и соответствующее увеличение производительности труда с 800 до 1400 тысяч тонно-километров (ткм) в год на одного работающего в эксплуатации транспорта. Производительность труда на транспорте росла благодаря тому, что с возрастанием мощности тяговых средств появилась возможность увеличивать вес поездов на железных дорогах, грузоподъемность автомобилей, судов морского и речного флота, а также увеличивать число пассажирских мест на самолетах с одновременным ростом скоростей их движения.

Главнейшим требованием, предъявляемым к транспортным силовым установкам, является требование удовлетворять жестким весовым и габаритным ограничениям, вытекающим из условия их размещения на подвижном составе. Транспортные установки должны быть экономичны по расходу топлива, так как увеличение запаса горючего, расходуемого на собственные нужды, снижает их полезную грузоподъемность и сокращает радиус действия судов, самолетов, автомобилей и локомотивов.

Во второй половине нашего века паровые поршневые машины, устанавливаемые на всех видах наземного транспорта, достигли предела возможных габаритных и весовых норм и стали сдерживать дальнейший рост мощности тяговых средств и объема транспортной работы в целом. Поэтому 50-е и 60-е годы нашего столетия ознаменовались интенсивным процессом энергетического перевооружения транспорта.

Так называемая техническая реконструкция транспортных средств как в нашей стране, так и за рубежом заключалась в замене паровых поршневых машин двигателями внутреннего сгорания (ДВС) с электрическим и гидромеханическим приводами. Благодаря этому вместо 70–90 килограммов веса конструкций, которые приходились на каждую л. с. паровоза, стало достаточно 45–60 килограммов на тепловозах и 23–37 килограммов на электровозах. Или при тех же нагрузках на ось локомотива, которые жестко лимитируются в условиях железных дорог, представилась возможность повысить мощность тепловозов в 2,2 раза и электровозов в 2,7 раза по сравнению с мощностью наиболее совершенного паровоза. Кроме того, переход на двигатели внутреннего сгорания позволил в 4–5 раз снизить расход топлива на совершение одной и той же работы, увеличив при этом в 5–10 раз радиус действия электровозов и тепловозов.

Жизненная необходимость повышения мощности силовых установок транспорта определила весьма быстрые темпы их реконструкции. Так, только с 1960 по 1970 год процент локомотивов с новыми прогрессивными энергоустановками на железнодорожном транспорте СССР возрос с 26,2 до 92, двигателей внутреннего сгорания на морском флоте с 66,9 до 85 и речном транспорте с 70 до 94.

Еще больший эффект был достигнут при замене поршневых двигателей на самолетах турбореактивными. Значительно снизился удельный вес силовых установок, приходящийся на 1 л. с. Если в поршневых авиационных двигателях на 1 л. с. приходилось 0,55 килограмма, то в турбовинтовых — около 0,06 килограмма. Это позволило создавать двигатели огромной мощности, а самолеты — большой грузоподъемности и высоких скоростей полета, недостижимых на поршневых самолетах как из-за большого веса двигателей, так и свойств пропеллера, тяговые качества которого резко ухудшаются при достижении скоростей полета в 700–750 километров в час.

Замена поршневых двигателей турбореактивными позволила в весьма короткие сроки повысить грузоподъемность отечественных самолетов в 3–4 раза и скорость в 2–2,5 раза.

Таким образом, проведенная в последние годы техническая реконструкция средств тяги и силовых транспортных установок сняла ограничения, наступившие в дальнейшем прогрессе паровых двигателей, и создала все условия для беспрепятственного развития традиционных видов транспорта. Это значит, что в ближайшие десятилетия, вплоть до рубежа XX и XXI веков, транспортировка грузов будет осуществляться на традиционных видах транспорта и в первую очередь на железнодорожном транспорте.

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 только повышение основных эксплуатационных показателей транспортных систем, но и может даже расширить и изменить сферы их рационального использования как с точки зрения народного хозяйства, так и обороны страны.

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 непосредственно на гребные винты без сложных и дорогостоящих редукторов.

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.

В США на судах морской пограничной охраны военно-морского флота устанавливаются дизельные двигатели мощностью 600 л. с. совместно с газотурбинными двигателями мощностью 14 тысяч л. с.

Не исключена возможность такого сочетания и на транспортных судах, работающих как в водоизмещающем, так и высокоскоростном глиссирующем режимах или с использованием выдвижных подводных крыльев при перевозках особо ценных грузов.

На обычных водоизмещающих судах в ряде случаев ставятся экспериментальные турбины более тяжелого типа с повышенными экономичностью и моторесурсом. В 60-х годах в США было построено военно-транспортное судно «Каллаген», снабженное двумя газовыми турбинами мощностью по 20 тысяч л. с. и развивающее скорость хода до 25 узлов (46 километров в час). В нашей стране уже несколько лет работает аналогичное газотурбинное судно «Парижская коммуна». Строят суда с такими же газотурбинными двигателями и другие государства: сейчас заложено семь подобных кораблей.

Газотурбинные суда постройки 70-х годов будут существенно отличаться от уже работающих; они будут снабжены силовыми установками большей экономичности и большей надежности. Как свидетельствуют расчеты, проведенные в ЦНИИМФе, применение теплоутилизационных контуров позволит довести эффективный к.п.д. судовых газотурбинных установок до 30–32 процентов и выше.

Учитывая тот факт, что газовые турбины намного компактнее и легче дизельных установок, и то, что агрегатную мощность газовых турбин можно доводить до 100 тысяч л. с., в будущем на скоростных и специализированных судах морского и речного флота газовые турбины будут играть существенную роль в качестве силовых установок.

Разработка атомной силовой установки (АЭУ) явилась, пожалуй, наиболее значительным инженерным достижением Военно-Морского Флота. Этот успех во многом изменил роль и значение отдельных его родов и, в частности, роль и значение атомного подводного флота. Современные атомные подводные лодки способны многие месяцы находиться в действии; они обладают высокой скоростью хода, труднопоражаемы и способны производить стрельбу ядерными снарядами из погруженного положения.

Все эти качества и возможности, которые не могут быть обеспечены никакими другими средствами, оправдывают большие строительные затраты и высокие эксплуатационные расходы, связанные с использованием атомной энергии.

Применение атомных двигателей на судах транспортного флота, как показывает опыт ледокола «Ленин» (1959 г.) и транспортного грузопассажирского судна «Саванна» (1962 г., США), а также расчеты, связанные с постройкой атомных рудовозов «Отто Хан» (ФРГ) и «Мицу» (Япония), пока носят не столько коммерческий характер, сколько характер крупного эксперимента.

Так, затраты, связанные с установкой и использованием атомного двигателя на судне «Саванна», составили около 60 процентов общей стоимости судна, тогда как на обычном судне подобного типа стоимость котельной установки не превышает 4–5 процентов стоимости всего судна. Стоимость реакторной установки на судне «Отто Хан» составляет 27,5 миллиона марок, в то время как стоимость обычной котельной установки равной мощности составила бы около 1,9 миллиона марок.

Вес реакторной установки на судне «Саванна» достигает 2500 тонн, что в 8–10 раз больше веса паровых котлов равной мощности. Вес механизмов машинного отделения атомохода на 10–30 процентов выше веса механизмов обычных судов.

Однако, оценивая результаты строительства и эксплуатации первых судов с атомными силовыми установками, надо иметь в виду их экспериментальный характер. Необходимо ясно видеть те резервы повышения экономичности, которые заключаются в совершенствовании конструкции реакторов и силовых установок в целом, параметров их рабочих процессов, в стоимости постройки и освоения новой техники, связанной с использованием атомной энергии, и т. д.

Высокую стоимость самого атомного судна и большие расходы на содержание его экипажа может и должен компенсировать выигрыш в суммарном весе и объеме энергетической установки и запасов горючего, а также выигрыш на эксплуатации и повышении производительности атомных судов, обусловленной более высокой скоростью хода.

Следует отметить, что, несмотря, на казалось бы, довольно негативные практические результаты использования атомных силовых установок на судах транспортного флота, во многих странах продолжаются интенсивные научно-исследовательские и конструкторские работы по улучшению характеристик судовых атомных установок и соответственно судов.

В 1958–1963 годах в Японии проводились проектно-поисковые разработки и выполнены проекты атомного танкера дедвейтом (дедвейт — суммарный вес всех переменных грузов в тоннах) 45 тысяч тонн, пассажирского и исследовательского океанографического судов. Были спроектированы шведско-норвежский рудовоз дедвейтом 67 тысяч тонн и танкер с атомной силовой установкой в Нидерландах. Проводились такие же работы в Дании. В 1958–1959 годах были спроектированы подводные атомные танкеры дедвейтом 41 500 и 21 200 тонн в США. В 1963 году там же по контракту с Канадой была исследована экономическая целесообразность создания атомных подводных танкеров для транспортировки нефти в арктических районах Канады, причем расчеты показали, что подводный танкер с АЭУ будет лишь на 30 процентов дороже надводных танкеров с обычной энергетической установкой.

Дальнейшие разработки в области атомных силовых установок идут по пути совершенствования их конструкций, в первую очередь за счет совмещения в едином блоке агрегатов активной зоны, парогенерирующих и паросепарирующих устройств, циркуляционных насосов, а также части вспомогательного оборудования парового контура. Это должно снизить стоимость и существенно повысить надежность их работы.

В этих же целях принимались меры к снижению давления воды в паровом контуре. В некоторых проектах оно достигалось путем использования вместо воды других теплоносителей, как-то: перегретого пара, воздуха и т. д.

В результате научных исследований были существенно улучшены весовые характеристики реакторов и параметры рабочего процесса установок. Если вес атомных двигателей вместе с биологической защитой, установленных на атомном ледоколе «Ленин» и грузопассажирском судне «Саванна», отнести к их мощностям, то на 1 л. с. соответственно приходилось 80 и 125 килограммов, на рудовозе «Отто Хан» — свыше 90, на проектируемых же он снижен до 29 и 13,9 килограмма. Давление теплоносителя в первом контуре предусматривалось снизить со 123–180 атмосфер до 45,7, а давление во втором контуре увеличить с 28–35 до 46–62 атмосфер и температуру с 240–310 до 460–510 градусов, что позволяет использовать высокоэффективные современные паровые турбины.

Многочисленные технико-экономические расчеты, проведенные в разных странах, учитывающие новые, более прогрессивные параметры атомных силовых установок, показывают, что принципиально уже на данном этапе их развития возможно создание атомных судов, которые смогут успешно конкурировать по экономическим показателям с обычными судами.

Например, расчеты, проведенные в США, показывают, что атомные суда грузоподъемностью 7100 тонн, оборудованные атомными реакторами 63OA и CNSG, могут развивать скорость в 30 узлов против 21 узла, развиваемую судами с обычной силовой установкой, занимающей такое же пространство (с учетом запасов топлива). Такой выигрыш в скорости делает эти суда практически столь же экономичными, как и обычные, при эксплуатации их в Северной Атлантике, а на более протяженных тихоокеанских линиях атомные суда могут дать и больший экономический эффект.

Расчеты, произведенные английскими фирмами, показывают, что использование атомных силовых установок может быть достаточно эффективным на пассажирских лайнерах, крупнотоннажных танкерах и рефрижераторных судах.

Можно с достаточной уверенностью считать, что использование как в ближайшие годы, так и в отдаленном будущем атомных силовых установок мощностью 30–100 и более тысяч л. с. для крупнотоннажных и скоростных судов получит широкое распространение.

Все возрастающая мощность энергетических установок вызывает совершенствование тяговых устройств и движителей, которое идет, во-первых, по пути дальнейшего улучшения конструкций гребного винта и, во-вторых, — создания принципиально новых движителей.

В 60-е годы конструкторы гребных винтов все чаще обращаются к принципу регулируемого шага. Применение таких винтов позволит путем подбора оптимального шага обеспечить максимальный к.п.д. движителя. Кроме того, винты с регулируемым шагом обеспечивают реверсирование тяги на движителе при использовании газовых турбин.

Находят все более широкое применение суперкавитирующие гребные винты.

Хорошая перспектива применения и у водометных движителей в связи с расширением сферы применения судов на подводных крыльях и воздушной подушке. Идея водометного движителя состоит в следующем.

Забортная вода засасывается мощными насосами и выбрасывается за кормой судна над поверхностью воды, обеспечивая реактивную тягу. Количество воды, перебрасываемой насосами, меньше, чем захватываемое гребным винтом, но выходная скорость струи выше. К.п.д. водометных движителей при скоростях движения свыше 50 узлов может достигать 50–55 процентов.

Суда водометного типа более легкие, простые, безопасные для плавания по мелководью и удобные в обслуживании.

При скоростях движения свыше 100 узлов все водные тяговые устройства оказываются малоэффективными, поэтому для высокоскоростного движения водного транспорта, очевидно, самыми перспективными могут стать воздушные винты большого диаметра, к.п.д. которых может достигать порядка 80–85 процентов. Применение реактивных движителей в этом случае менее экономично.

Габариты и веса судов морского транспорта ограничиваются значительно меньше, чем габариты и веса других видов транспорта. Поэтому флот допускает более широкое применение новых силовых установок, таких, как атомные, и, возможно, мощных МГД-генераторов, обеспечивающих высокую эффективность использования горючего.

Однако технический прогресс в области двигателей, диктуемый объективными условиями экономического и социального развития страны, будет затрагивать и другие виды транспорта. Остановимся на развитии автомобильного транспорта и, в частности, его энергетической базы.

Автомобильный транспорт в силу особых свойств, обусловливающих возможности широкого использования в народном хозяйстве, развивается исключительно высокими темпами. Если первый автомобиль появился в 1885 году и к 1 января 1900 года общее количество автомобилей в мире составляло 6200 единиц, то на 1 января 1972 года число их перевалило за четверть миллиарда, а по прогнозам ряда специалистов на конец нашего столетия мировой парк достигнет 500–750 миллионов автомобилей.

Отечественное автомобилестроение фактически возникло в годы первых пятилеток, и если на 1 января 1931 года мировой автомобильный парк уже составлял 35,8 миллиона единиц, то в СССР их было только 28,5 тысячи. Однако массовое поточное производство автомобилей на Горьковском, Московском и других автозаводах позволило успешно оснащать народное хозяйство автомобилями и за период с 1935 по 1970 год увеличить грузооборот автомобильного транспорта с 3,5 до 220,8 миллиарда тонно-километров.

И тем не менее автомобиль еще не принял на себя того объема работы, какой он выполняет в экономически развитых зарубежных странах. Доля грузооборота автомобильного транспорта в нашей стране в настоящее время составляет 6–7 процентов, что почти в четыре раза ниже уровня, достигнутого в ряде капиталистических стран. А роль, принадлежащая автомобильному транспорту в обслуживании народного хозяйства, исключительно важна. Без него не может нормально развиваться регулярная кооперация предприятий на базе специализации, являющаяся самым перспективным направлением развития промышленного производства, не может быть развернута организация современного поточного крупноблочного строительства жилых и промышленных зданий, невозможна индустриальная организация крупного сельскохозяйственного производства, немыслимы современные способы открытой разработки полезных ископаемых. Наконец, автомобильный транспорт в большинстве случаев начинает и завершает транспортный процесс, являясь транспортом-посредником между клиентурой и магистральными видами транспорта.

Все это определяет и будет определять возрастание доли участия автомобильного транспорта в транспортной системе страны.

За истекшее время автомобильные двигатели стали совершенными по форме, отличными по конструкции и по уровню мощности соответствуют потребностям народного хозяйства.

Основным типом автомобильного двигателя в нашей стране и во всем мире является карбюраторный двигатель с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением. Примерно на 10 процентах большегрузных автомобилей стоят дизели с воспламенением от сжатия. На автомобилях очень большой грузоподъемности и автосамосвалах уже начинают ставиться газовые турбины. Можно считать, что на автомобильном транспорте будущего газовая турбина мощностью до 1000–1200 л. с. найдет себе достойное место, так как сфера применения автомобилей этих категорий будет расширяться. Однако двигатели внутреннего сгорания будут иметь массовое распространение.

У карбюраторных двигателей есть много достоинств по сравнению с дизельными, они дешевле, у них меньший вес при той же мощности и меньшая стоимость ремонта. В то же время у дизеля более совершенный и экономичный рабочий процесс и меньшая токсичность выхлопных газов. Средний к.п.д. карбюраторных автомобилей отечественного парка составляет 24,3 процента, а автомобилей, оборудованных дизелями, — 33,6 процента, последние экономичнее с точки зрения расхода горючего на 28 процентов, а с учетом более благоприятных режимных характеристик экономия может достигнуть 30 и более процентов. При массовом же распространении автомобилей сокращение расхода горючего на 30 процентов представляет весьма серьезный фактор, определяющий уровень использования наиболее дефицитных видов топлив.

Как известно, массовое распространение автомобилей влечет за собой серьезные социальные последствия, выражающиеся в значительном загрязнении воздушного бассейна городов. По разным оценкам один автомобиль с карбюраторным двигателем выбрасывает в атмосферу в течение года от 800 до 900 килограммов вредных продуктов. По данным специального доклада конгрессу США, количество выброшенных в атмосферу вредных продуктов с выхлопными газами автомобилей составило в течение 1966 года более 80 миллионов тонн, в том числе 60 миллионов тонн окиси углерода, около 7 миллионов тонн углеводородов и 5 миллионов тонн окислов азота. В загрязненном воздухе образуются активные кислоты, которые воздействуют на металлические конструкции и сооружения. Убытки от этого воздействия оценивались в 11 миллиардов долларов. А вредное влияние отравленного воздушного бассейн городов на здоровье их жителей подсчитать невозможно. Смог в таких городах, как Лос-Анджелес, Токио, Нью-Йорк и других, превратился в подлинное бедствие для населения этих городов. Кроме того, шум, производимый армадой снующих по улицам автомобилей, также вредно отражается на здоровье людей.

Таким образом, массовое использование автомобилей не только удовлетворяет нужды современного общества в перевозках грузов и пассажиров, но и ставит серьезные социальные проблемы и проблемы использования все сокращающихся энергетических ресурсов.

Одним из возможных решений этих проблем является оснащение большей части строящихся грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности, а также автобусов двигателями Дизеля. Следует отметить, что по этому направлению пошли, и достаточно успешно, многие страны: в ФРГ сейчас на дизелях работают 52 процента грузовых автомобилей, 90 процентов автобусов, 100 процентов автотягачей; в Англии — 38 процентов грузовых автомобилей и 90 процентов автобусов; во Франции — 24 процента грузовых автомобилей и 71 процент автобусов и т. д.

Расчеты показывают, что если бы нам парк дизельных автомобилей довести до уровня парка ФРГ, то даже при существующем объеме перевозок был бы снижен расход горючего на 7,5–8 миллионов тонн и существенно повысилась бы чистота воздушного бассейна наших городов.

Делаются попытки повысить экономичность и улучшить рабочий процесс карбюраторных двигателей также применением внешнего впрыска топлива; однако экономический эффект при этом примерно в 3 раза ниже, чем при использовании дизелей.

Снизить шум, создаваемый автомобилями, а также уменьшить их вес и габариты, вероятно, удастся применением двигателя роторно-поршневой конструкции Ванкеля. Такие автомобили уже выпускаются в Японии, а также налаживается их производство в ФРГ и США.

Однако сейчас роторно-поршневые двигатели еще менее экономичны и с несколько худшим рабочим процессом, что приводит к увеличению токсичности выхлопных газов.

Лучшим решением санитарно-гигиенических и экономических проблем, вызванных широким размахом автомобилестроения, решением, которому принадлежит будущее, является переход к электромобилю, работающему на химических источниках тока.

Электромобиль имеет примерно такой же возраст, как и автомобиль; однако сложность его создания привела к тому, что при наличии 250 миллионов автомобилей во всех странах мира сегодня насчитывается только 40–45 тысяч электромобилей. Около 29 тысяч из них приходится на долю Англии, около 3 тысяч — на ФРГ, остальные — в США (около 200), в Италии (около 200), во Франции, в Японии и в других странах.

Современные электромобили почти все являются грузовыми, грузоподъемностью 800–1000 килограммов. Используются они на подвозке товаров, продуктов и т. п. По данным за 1969 год, в мире насчитывалось также около 100 легковых электромобилей и несколько экспериментальных электробусов.

Основной причиной, сдерживающей развитие электромобилей, является отсутствие источников тока — аккумуляторов, удовлетворяющих современным требованиям транспортных средств. Электромобиль сейчас дороже обычного автомобиля. У него ограниченные скорость и пробег между зарядками аккумуляторов. Стоимость его электрооборудования достигает половины общей стоимости, причем 90 процентов этой половины падает на аккумуляторные батареи.

В настоящее время в качестве источников тока используются лишь свинцовые, железо-никелевые и кадмиево-никелевые аккумуляторы емкостью 200–500 ампер-часов, удельной мощностью 33–36 ватт на килограмм (вт/кг) (до 100 вт/кг в кратковременном режиме) и сроком службы 1600–1800 циклов.

Как показали расчеты, полноценная конструкция электромобиля должна была бы иметь следующие показатели.

Как видно из таблицы, существующие аккумуляторные батареи не могут удовлетворять современным требованиям, предъявляемым к транспортным средствам. Они годны лишь для электромобилей небольшой грузоподъемности, с запасом хода в 30–40 километров и скоростью движения 25–26 километров в час.

Массовое применение таких электромобилей, помимо ряда неудобств, связанных с их эксплуатацией, резко ухудшило бы движение на городских улицах, которое и так находится сейчас во многих городах на пределе. Этим и объясняется их весьма небольшое распространение, хотя даже при существующих аккумуляторах они могли бы претендовать на большее внимание. Имеющиеся в иностранной литературе данные свидетельствуют, что там, где они используются, они могут обеспечить не только равную, но даже меньшую, чем у автомобиля, себестоимость перевозок.

Обострение проблемы загрязнения воздушной среды и борьбы с шумом вновь сделало весьма актуальной задачу создания электромобилей, способных во всех отношениях заменить автомобили. Значительно расширились исследовательские и экспериментально-конструкторские работы по созданию аккумуляторов и электромобилей более совершенных систем и конструкций. В течение 1965–1971 годов были созданы новейшие образцы электромобилей с запасом хода до 64–80 километров и максимальной скоростью до 40–50 километров в час. В настоящее время фирмой «Мессершмитт-Белков-Блом» разрабатывается электромобиль марки МВВ грузоподъемностью в 1 тонну. Работают над созданием грузовых и особенно легковых электромобилей многие фирмы США, ФРГ, Англии, Японии, Италии, Голландии, Франции. Созданы опытные образцы электромобилей у нас, а также в ЧССР и Болгарии.

Совершенствуя электромобили, конструкторы идут и по пути использования топливных элементов. В отличие от аккумуляторов, у которых электроды участвуют в образовании электрохимической энергии, топливный элемент представляет собой электрохимический генератор, в котором осуществляется прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую. В наши дни стоимость топливных элементов еще весьма высока, а выходная мощность, приходящаяся на единицу веса, в 50 раз ниже, чем у двигателя внутреннего сгорания, хотя и находится на уровне самых эффективных современных аккумуляторов.

Топливные элементы в качестве генератора энергии имеют довольно высокий к.п.д., теоретически близкий к 100, а практически — в пределах 40–80 процентов.

Создание электромобиля, равного по своим эксплуатационным качествам и мобильности обыкновенному автомобилю, представляется пока весьма трудной задачей, что подтверждается следующим сравнением удельной энергии силовых генераторов (см. таблицу).

Если учесть, что практически могут быть применены только первые два вида аккумуляторных батарей, так как промышленное производство всех остальных обходится весьма дорого, то становится очевидной трудность решения поставленной задачи. И тем не менее она будет решена, так как этого настоятельно требует жизнь, в этом социальный заказ конструкторам.

Однако поскольку проблему сохранения чистоты воздушного бассейна городов необходимо решать сейчас, ряд фирм занялся снижением токсичности выхлопных газов автомобилей и созданием опытных образцов легковых автомобилей с комбинированным энергопитанием, сочетающих аккумуляторную батарею с легким двигателем внутреннего сгорания.

Такое сочетание выполняется либо по последовательной схеме, когда вся мощность двигателя используется для привода генератора, питающего тяговый двигатель и подзаряжающего аккумуляторную батарею, либо по параллельной, когда лишь часть мощности двигателя идет на генератор, подзаряжающий батарею, а часть — непосредственно на силовую передачу к ведущим колесам. Распределение энергии, снимаемой с генератора и двигателя внутреннего сгорания, равно как и идущей на подзарядку батарей аккумуляторов, осуществляется блоком системы автоматического контроля и регулирования.

Применение комбинированных схем позволяет в некоторых конструкциях в 8–10 раз уменьшить вес энергосиловой установки по сравнению с аккумуляторной батареей и практически создать электромобиль с гибким регулированием затрат энергоносителя и возможностями, не уступающими обычному автомобилю.

Известны опытные образцы автомобилей, сконструированных в США фирмой «Дженерал моторе» («Стирллек-1»). В качестве двигателя в них применен поршневой двигатель типа «Стирлинг» с внешним сгоранием, дающий минимальный выброс токсичных продуктов. Такие же двигатели имеют японские модели «Юаса Батери» и «Тойо Когуо», канадская модель, созданная в университете города Торонто.

Специалисты, оценивая перспективы массового применения электромобилей, полагают, что начиная с 1975–1977 годов можно рассчитывать на более или менее массовый выпуск электромобилей с комбинированным питанием, а после 2000 года — электромобилей на химических источниках тока. Представляется, что, если не появятся какие-либо новые решения в использовании топливных элементов, автомобильный парк нашей страны также начнет пополняться сначала автомобилями комбинированного питания, а эра собственно электромобилей наступит за пределами нашего века.

Рассмотренные транспортные энергетические установки являются достаточно универсальными. Применение их, а также их возможных модификаций может быть в принципе целесообразно на каждом виде наземного транспорта.

Что касается авиации, то в 30–40-х годах нашего столетия был создан реактивный двигатель, совершивший в ней подлинную революцию. Эта силовая установка логикой самого рабочего процесса приспособлена именно для этого скоростного и сверхскоростного вида транспорта. Если экономичность дизеля, газовой турбины и атомной силовой установки зависит только от эффективности их рабочего процесса, то транспортная эффективность реактивной установки, ее тяговый к.п.д., зависит от скорости движения самого транспортного средства и выражается уравнением:

где η_τ — тяговый к.п.д.; U — скорость струи реактивного двигателя; V — скорость движения транспортного средства.

Таким образом, если реактивный двигатель со скоростью истечения газов из сопла 2100 километров в час позволяет развить скорость полета самолета, равную 970 километрам в час, то тяговый к.п.д. его составит 63 процента. Если же такой двигатель установить на железнодорожном или водном транспортном средстве, следующем со скоростью 200 километров в час, тяговый к.п.д. его снизится до 17,4 процента.

Вот почему реактивный тяговый двигатель представляет собой силовую установку, приспособленную только для воздушного транспорта. Максимальный тяговый к.п.д. он развивает лишь тогда, когда скорость полета только в два раза менее скорости истечения струи газов из двигателя. Это обстоятельство определяет и будет определять дальнейшее совершенствование энергосиловых установок самолетов. Будут созданы новые разновидности газотурбинных двигателей, именно турбореактивных, турбовентиляторных и турбореактивных с дожиганием топлива за турбиной.

Прогресс в области двигателестроения приведет к созданию компрессоров и турбин с высоким перепадом давления, а также охлаждаемых воздухом турбинных лопаток, на которые можно будет подавать газ, нагретый до 1000–1100 градусов.

Основным реактивным двигателем, очевидно, станет двухконтурный турбовентиляторный двигатель с высоким расходом воздуха через внешний контур и с высокой степенью сжатия порядка 25. Заметим, что это сжатие почти вдвое выше, чем у нынешних реактивных двигателей, и больше, чем у дизельного двигателя.

Высокая степень сжатия и высокая температура газов, подаваемых на лопатки, позволяют повысить тяговый и общий к.п.д. двигателя до 35 процентов. Установка таких двигателей на самолетах существенно повысит их грузоподъемность, доведя ее до 100–120 тонн при скорости 920–950 километров в час.

Дальнейшее развитие получат и реактивные двигатели для сверхзвуковых самолетов. Двигательные системы этих самолетов состоят из воздухосборника, собственно двигателя и реактивного сопла с изменяемой геометрией. В двигателе, кроме того, есть форсажная камера, в которой подогревается газ для повышения скорости его истечения.

Вероятно, на сверхзвуковых самолетах будут ставиться двигатели и принципиально иных конструктивных схем, в которых с целью форсирования используется подогрев воздуха, засасываемого вентилятором. В такой силовой установке тяговое усилие увеличивается на 30–40 процентов.

Тяга таких высокофорсированных двигателей достигает очень высоких величин. Например, на самолете «ТУ-144» при скорости 2500 километров в час она достигает 17 400 килограммов, а суммарная тяга четырех двигателей — 69 600 килограммов, что эквивалентно мощности 172 тысяч л. с. Суммарная тяга двигателей самолета «конкорд», рассчитанного на скорость 2,2М, то есть 2260 километров в час, составляет 72 тысячи килограммов, а проект американского сверхзвукового самолета «Боинг-2707», предназначавшегося для полетов со скоростью 2900 километров в час, предусматривал установку четырех реактивных двигателей общей тягой 114 тысяч килограммов, что эквивалентно мощности 450 тысяч л. с., необходимой для набора высоты при дозвуковой скорости. Таковы масштабы силовых установок сверхскоростной авиации!

Новые силовые установки разрабатываются и будут разрабатываться для самолетов вертикального взлета и посадки. Предназначаются они для замены вертолетов, высокая стоимость которых и большие эксплуатационные расходы затрудняют их использование на междугородных линиях.

Для вертикального взлета требуется тяга, несколько большая, чем вес летательного аппарата. Тогда как величина тяги, требуемая для высокоскоростного горизонтального полета, составляет от 6 до 10 процентов его веса. Это обстоятельство обусловливает целесообразность использования двух двигателей — подъемного и маршевого, хотя не исключаются и другие схемы. Двигатель для подъема может быть очень легким и компактным с удельной тягой порядка 20–30 килограммов и с небольшим моторесурсом. Моторесурс такого двигателя, равный 500 часам, обеспечил бы до 5000 полетов, что соответствовало бы сроку службы маршевых двигателей современных конструкций.

В настоящее время есть довольно много экспериментальных образцов самолетов вертикального взлета и посадки, но только для военных целей. Поэтому можно полагать, что появления таких самолетов на Гражданском воздушном флоте, очевидно, следует ожидать не ранее 2000 года или даже первых лет нового столетия.

Мощные источники энергии, такие, как дизельные двигатели, паровые и газовые турбины и атомные паросиловые установки, таят еще в себе резервы дальнейшего повышения мощности, экономичности и надежности работы.

Дальнейший технический прогресс в области силовых установок может привести к созданию более совершенных комбинированных агрегатов. К ним можно будет отнести установку, сочетающую двигатели внутреннего сгорания с газовой турбиной. Возможно сочетание газовой турбины с паровой установкой. Наконец, возможна установка, объединяющая газовую турбину с атомным реактором, обеспечивающая неограниченный радиус действия транспортного средства, на котором она будет применена.

К началу будущего столетия или в первые его годы, вероятно, получат широкое использование электрохимические источники энергии на автономных транспортных средствах, почти не загрязняющие воздушный бассейн и с низким уровнем шума.

Энергосиловые установки, обусловливая определенный уровень развития транспорта, решают, так сказать, задачу количественного взаимодействия транспорта с народным хозяйством. Они определяют объем перевозок грузов и скорость их перемещения. Что же касается качественной стороны этого взаимодействия, предусматривающей максимальную сохранность перевозимых грузов, минимальные затраты общественного труда на перевозки и погрузочно-разгрузочные работы, то оно решается не тяговыми средствами транспорта, а наличием подвижного состава и тоннажа, отвечающего по своим конструктивным и эксплуатационным характеристикам требованиям народного хозяйства.

Поэтому следующим направлением прогресса на транспорте является приспособление подвижного состава и тоннажа к структуре и свойствам перевозимых грузов; их партионности максимальному использованию комплексной механизации и автоматизации грузовых работ. Причем если реконструкция тяговых средств, начатая в середине нашего столетия, развернулась достаточно широко и дает уже хорошие результаты, то реконструкция подвижного состава и тоннажа практически только начинается. Идет она как по пути совершенствования конструкций, так и по пути последовательного увеличения их грузоподъемности. Такой подход обеспечивает снижение и относительной стоимости их изготовления, и себестоимости перевозок.

На железнодорожном транспорте за истекшие 20 лет грузоподъемность условного вагона возросла на 27 процентов при увеличении числа осей. Это явилось следствием начатой еще в 30-е годы замены двухосных вагонов на четырехосные грузоподъемностью 50–62 тонны. В настоящее время уже разработаны и выпускаются промышленностью восьмиосные полувагоны грузоподъемностью до 125 тонн, восьмиосные цистерны грузоподъемностью 120 тонн.

В недалеком будущем подвижной состав станет более широким, шириной в 3750 миллиметров вместо теперешнего в 3400 миллиметров. Это улучшит весовые параметры грузовых вагонов и позволит удвоить в течение 15–20 лет их грузоподъемность и емкость.

Средняя грузоподъемность автомобиля в нашей стране за истекшее десятилетие выросла на 20 процентов и к концу текущей пятилетки увеличится на 32 процента по сравнению с 1960 годом. Сейчас в автомобильном парке преобладают автомобили грузоподъемностью 2,5–4,0 тонны, в то время как около 75 процентов перевозимых ими грузов представляют собой массовые навалочные грузы, для эффективной перевозки которых требуются автомобили грузоподъемностью 5–8 тонн. А количество их в парке составляет всего 7 процентов. Столь малая доля автомобилей большой грузоподъемности объясняется тем, что для ускорения процесса создания автомобильного транспорта в нашей стране использован принцип массового поточного производства автомобилей при минимальном количестве их конструктивных типов.

В наши дни, когда, кроме ЗИЛа и ГАЗа, в пополнении и формировании автопарка участвуют также Минский, Кременчугский и другие автозаводы и строится гигант КамАЗ, предназначенный для выпуска трехосных автомобилей грузоподъемностью 8 тонн, структура автотранспорта будет приводиться в соответствие с характером и партионностью перевозимых грузов.

Таким образом, в будущем на дорогах нашей страны резко возрастет относительное количество автомобилей и автопоездов большой грузоподъемности. Увеличится число трехосных автомобилей повышенной проходимости, менее губительно воздействующих на дороги со слабым покрытием. В этом будет выражаться главное качественное отличие автомобильного транспорта будущего. Будут полностью выполнены Директивы XXIV съезда КПСС, предусматривающие необходимость «улучшить структуру парка грузовых автомобилей, повысить удельный вес автомобилей большой грузоподъемности и автопоездов».

Проблема улучшения структуры автомобильного парка включает также и вопрос использования автомобилей малой грузоподъемности в 0,8–2,0 тонны. В парке СССР такие автомобили составляют 5–6 процентов. Между тем в зарубежных странах их количество значительно выше: в ФРГ — 60 процентов, США — 66, Италии — 68, Франции — 73. Правда, распространение автомобилей этого класса, связанное с наличием большого количества мелких фермерских хозяйств и кустарных производств, не может приниматься нами в качестве образца. Однако при обслуживании торговли, в системе службы быта, в учреждениях связи и в ряде других отраслей использование автомобилей малой грузоподъемности, управляемых не водителями-профессионалами, а людьми, совмещающими профессию экспедитора, почтальона и др. с профессией шофера, может оказаться весьма рациональным. Исследования Института комплексных транспортных проблем при Госплане СССР и Научно-исследовательского института автомобильного транспорта показали, что, исходя из особенностей структуры перевозимых грузов, наиболее рациональной может явиться следующая структура автомобильного парка: автомобили грузоподъемностью до 2 тонн — 24 процента; от 2 до 5 тонн — 45; от 5 до 8 тонн — 14 и свыше 8 тонн — 17 процентов. Как показали расчеты, при оптимальной структуре парка перевозка всего груза, запланированного на 1975 год, обошлась бы дешевле перевозок существующим парком на 2,8 миллиарда рублей и меньшим контингентом шоферов на 1,95 миллиона человек.

Грузоподъемность за последнее время более всего увеличилась на морском транспорте и особенно навалочного и наливного флотов. Средний дедвейт навалочного судна в составе мирового морского флота за период с 1960 по 1973 год возрос с 18 500 до 37 000 тонн, или в 2 раза; примерно в 2 раза увеличился и средний дедвейт наливных судов. Если в 1960 году танкер дедвейтом 104 тысячи тонн и («Юнайверз Лидер») считался супертанкером, то в 1972 году спущен на воду танкер «Глобтик Токио» дедвейтом 472 тысячи тонн, и предполагается постройка танкеров, дедвейт которых будет достигать миллиона тонн.

Средний дедвейт заказанных на конец 1972 года нефтерудовозов составлял около 150 тысяч тонн. Если десять лет назад лесовоз дедвейтом 5–6 тысяч тонн считался крупным судном, то в настоящее время строится большое число лесовозов дедвейтом 20 и более тысяч тонн.

Таким образом, следует ожидать, что к концу текущего столетия отечественный морской флот будет включать сухогрузные навалочные суда дедвейтом 150–200 тысяч тонн, танкеры, дедвейт которых будет достигать 300 тысяч тонн, и контейнеровозы дедвейтом 30–35 тысяч тонн.

Аналогичные процессы будут иметь место и в воздушном флоте нашей страны, который, очевидно, для дальних перевозок наряду с модернизированными дозвуковыми самолетами «ТУ-134» на 76 мест, «ТУ-154» на 158 и «ИЛ-62» на 168 мест будет иметь новые многоместные самолеты вместимостью 350 пассажиров, а также аэробусы на 450–500 мест.

Важнейшей задачей транспорта является не только регулярная доставка грузов, но и полная их сохранность. Между тем недостаточная приспособленность подвижного состава, и в первую очередь железнодорожных вагонов и автомобилей для перевозки некоторых грузов, приводит к потерям в народном хозяйстве.

Специальные испытания показали, что потери угля при перевозках в универсальных вагонах составляют около 1,6 тонны, или 2,6 процента от перевозимого груза, потери руд цветных и черных металлов около 7 процентов. При транспортировке ежегодно теряется около 3 миллионов тонн химикалий. Из-за несовершенства конструкций вагонов, из-за боя при перевозке теряется до 18 миллионов квадратных метров стекла, до 2 миллиардов штук кирпича, до 1 миллиона тонн огнеупоров. Потери при перевозке в универсальных бортовых автомобилях достигают 1–1,5 процента от веса перевозимых зерновых культур, 3–5 процентов картофеля, при перевозках в самосвалах до 5 процентов товарного бетонного раствора.

Поэтому одним из важнейших направлений совершенствования вагонов и автомобилей является их специализация, то есть приспособление типов и конструкций к особенностям и свойствам перевозимых грузов, а также условиям комплексной механизации и автоматизации грузовых работ.

Специализация подвижного состава и тоннажа широко используется на транспорте промышленно развитых зарубежных стран. Например, количество специализированных вагонов на железных дорогах США составляет 29 процентов, ФРГ — 27,7, Франции — 21,9. Специализированных автомобилей (включая «пикапы») в США 84 процента, ФРГ — 89, Англии — 77,5.

Анализ мировых заказов на постройку морских судов свидетельствует, что если в 1963 году число специализированных судов составляло 40 процентов от общего числа грузовых судов, то в 1970 году их удельный вес повысился до 75 процентов. Это прогрессивное направление развития транспортных средств имеет место и на отечественном транспорте. Поэтому в отличие от существующих парков, состоящих главным образом из вагонов, автомобилей и судов универсального назначения, в парках и флотах будущего будут широко представлены самые разнообразные перевозочные средства, специально приспособленные для обеспечения наибольшей сохранности перевозимых грузов, а также быстрой погрузки и разгрузки.

Следует отметить, что в настоящее время на погрузочно-разгрузочных работах, связанных с перевозкой грузов, занято в народном хозяйстве около 8 миллионов человек, на оплату которых затрачивается до 14 миллиардов рублей в год. Помимо колоссальных расходов, увеличивающих издержки обращения, это тяжелый, преимущественно ручной труд, который уже не соответствует ни потенциальным возможностям, ни способу социалистического производства. Поэтому вопрос комплексной механизации и автоматизации погрузочных работ на транспорте представляет собой важную социальную проблему, решение которой будет способствовать решению одной из важнейших задач коммунистического строительства — ликвидации различий между физическим и умственным трудом.

В свете сказанного будет усовершенствована конструкция одного из основных типов железнодорожных вагонов — полувагона для наиболее удобной и быстрой разгрузки его на роторных вагоноопрокидывателях без расцепки составов. Это целесообразно тем более, что погрузка массовых навалочных грузов, составляющих основу грузооборота, уже полностью механизирована.

Для перевозки цемента будут широко применяться крытые «хоппер»-цементовозы, а также цистерны-цементовозы, разгружающиеся при помощи специального аэролоткового устройства. Минеральные удобрения будут перевозиться в крытых «хопперах», предохраняющих грузы от потерь и порчи, а загрузочные и разгрузочные устройства позволят полностью механизировать все грузовые операции.

Получат распространение созданные отечественной промышленностью специализированные вагоны для перевозки зерна и сахара-сырца. Найдут применение специальные цистерны для химических продуктов.

Еще большее развитие получит рефрижераторный подвижной состав с машинным оборудованием, позволяющий поддерживать в вагонах температуру до минус 18–22 градусов, а в зимнее время (в соответствии со свойствами перевозимого груза) отапливаться.

Получат широкое распространение специальные двухъярусные платформы для перевозки легковых автомобилей, использование которых позволяет почти в три раза увеличить емкость вагона (на одной платформе 17 автомобилей вместо трех) и механизировать погрузку и крепление на них автомобилей.

Если сейчас у нас выпускаются по преимуществу автомобили с бортовыми неподвижными грузовыми платформами и самосвалы, то в составе будущего автопарка будут преобладать автомобили специализированных конструкций. Например, такой груз, как цементный раствор, будет перевозиться не в автомобиле-самосвале, а в специальном растворовозе.

Для перевозки зерна будут применяться специальные закрытые кузова, не только предохраняющие его от внешних воздействий, но и оборудованные охладителями для предотвращения перегрева зерна, от трения при транспортировке.

Для перевозки скоропортящихся пищевых продуктов будут использоваться автомобили, кузова которых снабжены специальной легкой и высокоэффективной изоляцией, или в автомобилях-рефрижераторах с применением жидкоазотного охлаждения.

Размеры кузовов и межосевой базы автомобилей будут соответствовать объемному весу перевозимого груза. Наряду со специализацией автомобилей по видам грузов конструкция их и дополнительное оборудование также изменятся с учетом использования в различных климатических зонах страны и особенно в зонах холодного, сурового климата.

Более широко станут применяться специализированные суда на морском и речном флоте. Помимо существующих судов, таких, как танкеры для жидких грузов, но используемые для насыпных и навалочных грузов, или специальных рудовозов, лесовозов и сухогрузных судов, которые будут максимально приспособлены для автоматизации грузовых работ, распространение получат суда более узкой специализации. Они станут перевозить только сжиженный газ, или только вина, или цемент, бумагу, химические удобрения, колесную технику и др.

Особое развитие, по-видимому, получит транспортный флот, специально приспособленный для тяжелых условий арктического плавания.

Задачу максимального сокращения затрат общественного труда решает создание специальной комплексной системы так называемых контейнерных перевозок. Эта система превратится во всеобъемлющую мировую систему со стандартными транспортными средствами, удешевляющую и ускоряющую процесс перевозки наиболее ценных и дорогих штучных грузов.

Контейнерная система включает следующие элементы. Специальные емкости для прямых бесперегрузочных перевозок штучных грузов — собственно контейнеры. Специальные склады, где производится накопление контейнеров и грузовые операции с ними. Специальный подвижной состав. Механизацию для погрузки и выгрузки контейнеров.

Особенностью всех штучных грузов является необходимость их упаковки. Как правило, она довольно сложна и дорогостояща. На погрузку и разгрузку штучных грузов, составляющих около 10 процентов грузооборота, падает до 80 процентов всех трудовых затрат, связанных с грузовыми работами.

Контейнерная система обеспечивает огромную экономию на изготовлении тары и сберегает древесину. Но она требует и специального подвижного состава, который обеспечивал бы удобство погрузочно-разгрузочных работ, автоматическое крепление контейнеров, а его размеры соответствовали бы размерам и весу контейнеров или были бы кратными их величинам.

Поэтому на транспорте будущего мы увидим большое количество специальных контейнеровозов. На железнодорожном транспорте это будут специализированные железнодорожные платформы соответствующих размеров; на автотранспорте — специальные автомобили или автопоезда; на водном транспорте — специальные суда-контейнеровозы с трюмами ячеистого типа и палубами, оборудованными для автоматического крепления контейнеров, и оснащенные кранами соответствующей грузоподъемности.

Разновидностью судов для контейнеров явятся и лихтеровозы, перевозящие также и наливные грузы, в частности нефтепродукты. Лихтеровозы могут быть двоякого типа. Доковые, принимающие на борт от 20 до 100 специальных барж (лихтеров) грузоподъемностью от нескольких сотен до тысячи тонн и доставляющие их до пунктов назначения, где сгружается нужное количество лихтеров, а судно следует далее. И скелетного типа, состоящие из набора лихтеров, отделяющихся по мере надобности от основного корпуса лихтеровоза.

На речном флоте для перевозки контейнеров разработаны суда катамаранного типа, имеющие два киля и соединяющую их платформу достаточно больших размеров, оборудованную для грузовых работ, автоматического крепления и транспортировки.

Транспорт в нашем обществе выполняет двоякие функции и играет двоякую роль. С одной стороны, он отрасль производства, обеспечивающая технологические связи всех отраслей народного хозяйства и перемещение продуктов труда от мест производства в места потребления. С другой — это сфера обслуживания, которая непрерывно расширяется в связи со все большим разделением общественного труда, повышением благосостояния населения, увеличением свободного времени и прогрессирующим процессом урбанизации.

Если новый производственный транспорт, все больше удовлетворяя потребности народного хозяйства и сберегая при этом общественный труд, будет мощным и специализированным, управляемым автоматизированными системами, то пассажирский должен обеспечивать все возрастающие перевозки пассажиров и создавать им максимальный комфорт.

Под максимальным комфортом понимаются не только удобства помещений, освещение, кондиционирование воздуха, удобные места для размещения, обслуживание во время поездки, но и регулярность и частота движения, а главное — скорость, то есть сокращение времени, затрачиваемого на поездку.

Таким образом, транспорт выполняет важные социальные функции, участвуя в распределении времени, отводимого на труд и отдых, и определяя, особенно в пригородных перевозках, степень и общий уровень утомляемости человека.

С этой точки зрения, пожалуй, важнейшим синтетическим показателем является скорость движения транспорта, а точнее — скорость доставки пассажиров по нужному адресу.

Последнее обстоятельство приобретает важность, так как при существующих скоростях движения отдельных видов транспорта теряется соответствие времени, скажем, доставки пассажиров к аэропортам, времени полета. Например, время, затрачиваемое на доставку пассажиров к аэропорту и от аэропорта при полете из Москвы в Ленинград, в 2–4 раза превышает время самого перелета. Однако скорость не может увеличиваться бесконечно. И для каждого уровня технического развития существует оптимальная ее величина.

На пассажирском транспорте вопросы целесообразности увеличения скоростей определяются таким критерием, как рост реальных доходов населения, которые позволяют им более высоко оценивать свое время. Готовность пассажиров оплачивать более высокие тарифы, обусловливаемые ростом себестоимости скоростных перевозок, определит и возможные уровни повышения скоростей пассажирского движения на всех видах транспорта. Поэтому скорость движения транспорта не является только функцией увеличения мощности тяговых средств и условий движения. Не исключена возможность, что в будущем не будут полностью использованы технические скоростные возможности транспорта, если это будет вызывать повышение общественных издержек.

Тем не менее рост благосостояния населения приведет в дальнейшем к непрерывному увеличению скоростей движения; пассажиропотоки будут все более сосредоточиваться на скоростных видах транспорта. С этой точки зрения нынешняя тенденция увеличения пассажиропотока воздушного транспорта, отвечающая наиболее рациональному использованию времени пассажиров, является вполне закономерной.

На советском транспорте, объединенном в единую транспортную систему, не может иметь место конкуренция между отдельными его видами. Наоборот, он развивается так, что обеспечивает перевозку грузов и пассажиров при наибольшей экономии трудовых и материальных ресурсов.

Нередко, прогнозируя скорости движения на транспорте, отдельные авторы переносят зарубежные технические достижения на будущее отечественного транспорта. Между тем затраты на организацию высокоскоростного транспорта окупятся только при определенных размерах пассажиропотока. В других случаях даже при наличии технических возможностей и при отсутствии каких-либо специальных целей чрезмерное повышение скоростей движения не будет иметь оправдания.

Даже коммунистическое общество, которое будет обладать огромными техническими и материальными ресурсами, но в то же время и являться наиболее организованным обществом, вряд ли позволит себе нерациональное использование своих ресурсов. Тем более это относится к экономике развитого социалистического общества при наличии товарно-денежных отношений.

Исходя из этого, ряд исследователей определил скорость движения пассажирских поездов для линий, не требующих коренной реконструкции пути и искусственных сооружений, в, 100–150 и максимально до 200 километров в час. В этом случае расстояния в 800–1000 километров (их относят в разряд целесообразного железнодорожного пассажирского движения) будут покрываться поездами в течение ночи, освобождая дневное время пассажира для деловой деятельности или отдыха.

Если пассажиропоток станет достигать 40 и более миллионов человек, то целесообразно провести реконструкцию железнодорожных линий и подвижного состава с тем, чтобы они допускали движение с максимальной скоростью 250–300 километров в час.

Надо отметить, что такое деление подтверждается практикой строительства и эксплуатации зарубежных скоростных железнодорожных линий. На широко известной скоростной линии Токио — Осака протяженностью 515 километров курсируют электропоезда, развивающие максимальную скорость 255 километров в час и маршрутную — 162. Пассажиропоток на этой линии превышает 60 миллионов человек в год и продолжает возрастать.

На скоростной линии Нью-Йорк — Вашингтон протяженностью 362 километра электропоезда ходят с максимальной скоростью 263 километра в час и маршрутной — 140. А на линии Нью-Йорк — Бостон турбопоезда идут с максимальной скоростью 274 километра в час и маршрутной — 100 при пассажиропотоке в 40–60 миллионов человек.

Дальнейшее увеличение скоростей свыше 300 километров в час для железных дорог и 50–60 — для речного и морского транспорта требует использования новых принципов движения и иных конструкций подвижного состава.

Уже известны впечатляющие достижения советских ученых, конструкторов, самолетостроителей. Можно полагать, что в преддверии XXI столетия сверхзвуковая авиация достигнет скорости 3000–4000 километров в час, а дозвуковая превратится в околозвуковую со скоростью полета порядка 1000 километров в час.

Наиболее важной особенностью отечественного пассажирского транспорта последних полутора-двух десятилетий текущего столетия явится значительный рост парка личных легковых автомобилей.

Достоинства легкового автомобиля велики и бесспорны. Он экономит рабочее время, увеличивает производительность труда, позволяет приятнее отдыхать, заниматься туризмом, расширяет возможность культурных развлечений.

Массовое производство легковых автомобилей, развернутое в соответствии с решениями XXIII съезда КПСС на Волжском и Ижевском заводах, на расширенном и реконструированном заводе имени Ленинского комсомола и других, позволит уже к 1975 году довести выпуск легковых автомобилей до 1 миллиона 260 тысяч штук в год. В дальнейшем их производство будет расширяться, и к 2000 году по дорогам нашей страны побегут не сотни тысяч и не миллионы, а десятки миллионов автомобилей.

В печати приводились разные данные о доли легковых автомобилей в автопарке нашей страны. Некоторые авторы, учитывая современный уровень насыщения автомобилями в США — 435 автомобилей на 1000 жителей и свыше 200 автомобилей в Канаде, Австралии, Швеции, Франции, Швейцарии, Англии и др., считают, что и в СССР в не столь отдаленном будущем этот уровень должен повыситься до 200–250 единиц на 1000 человек населения.

Ссылаясь на отрицательные последствия стихийной автомобилизации, происходящей в экономически развитых капиталистических странах: заторы на улицах и снижение скорости передвижения, затруднения в парковке автомобилей, интенсивное загрязнение воздушного бассейна городов и усиление шума, другие специалисты считают, что широкое распространение личных легковых автомобилей не отвечает духу социалистического общества.

Нам представляется, что перенесение опыта автомобилизации капиталистических стран на нашу действительность неправомерно как не учитывающее ни условий жизни нашего общества, ни сложившихся традиций. А отличия эти весьма существенны.

Во-первых, у них автомобилизация осуществлялась стихийно: огромные автомобилестроительные монополии выбрасывали на рынок массы относительно дешевых автомобилей без учета пропускной способности городских магистралей; выпуск автомобилей не координировался с гаражным строительством, с реконструкцией городов и с другими мероприятиями.

Во-вторых, количественно и качественно общественный транспорт этих стран значительно уступает общественному транспорту нашей страны в настоящее время и еще больше будет уступать в будущем.

В-третьих, весьма различны условия расселения людей как в городах, так и особенно в сельской местности. Города нашей страны реконструируются и развиваются как комплексы жилых районов с большой плотностью населения, связанные мощными артериями общественного городского транспорта с центром и промышленными районами. В сельской местности идет процесс укрупнения поселений с превращением их в поселки городского типа. Все это не похоже на капиталистическую действительность с присущим ей ходом урбанизации и большой долей индивидуальных ферм, достаточно удаленных друг от друга.

Поэтому выпуск легковых автомобилей личного пользования, учитывающий пропускную способность городских магистралей, рост предприятий обслуживания, гаражного и дорожного строительства, с одной стороны, и опережающее развитие общественного транспорта, повышение регулярности его работы, уменьшение степени заполнения и, наконец, возможность введения бесплатного проезда — с другой должны уберечь нас от воздействия отрицательных факторов автомобилизации страны.

В связи с этим стоит отметить, что вряд ли для наших городов будет актуальна разрабатываемая за рубежом программа строительства автоматизированного городского транспорта с дистанционным управлением его движением при помощи ЭВМ, предусматривающая использование индивидуальных кабин, в которые обязан будет пересаживаться владелец автомобиля, прибывающий в город. С этими задачами, если потребуется, лучше справится общественный городской транспорт.

Таким образом, плановый, регулируемый выпуск автомашин и четко работающий, комфортабельный общественный транспорт должны предотвратить такое насыщение легковыми автомобилями, которое могло бы привести к отрицательным социальным последствиям, имеющим место в настоящее время в экономически развитых капиталистических странах.

Общественный городской транспорт будущего, очевидно, будет представлен прежде всего автобусами большой и особо большой пассажировместимости, комфортабельными троллейбусами, скоростными трамваями и метрополитеном.

Однако интенсивный процесс урбанизации и расширение территорий городов вызовут к жизни и иные виды транспорта общего пользования, связывающие пригороды с городами. Появится сверхскоростной наземный транспорт на воздушной подушке или с магнитным подвешиванием.

Следует отметить еще один вид транспорта с хорошей перспективой развития в связи с увеличением у трудящихся баланса свободного времени. Имеются в виду специальные поезда, в составе которых не только обычные спальные вагоны, но и специальные вагоны с хорошей обзорностью; специальные автобусы, приспособленные для совершения туристских поездок; речные и морские суда, оборудованные, как туристские базы, спортивными площадками, концертными залами.

Итак, в будущем потребности народного хозяйства и населения в перевозках будут удовлетворяться не только традиционными видами транспорта, которые будут значительно усовершенствованы, но и новыми, принципиально отличными от них. Они, эти новые виды транспорта, значительно расширят возможности транспортной системы страны.

Характерной особенностью современного и особенно будущего экономического развития является все возрастающее вовлечение в хозяйственный оборот неисчерпаемых природных ресурсов северных и северо-восточных районов страны.

Однако, как показала практика, капитальные затраты в этих районах в 2–3 раза превышают затраты на строительство аналогичных объектов в освоенных районах страны. Особенно велики в этих районах транспортные расходы, достигающие 60 процентов от стоимости всего строительства.

Высокая стоимость строительства предприятий и сложность их эксплуатации объясняются транспортной неосвоенностью территории и несоответствием традиционных технических транспортных средств климатическим и природно-почвенным условиям этих районов. Строительство и эксплуатация шоссейных и железных дорог могут быть экономически целесообразны только в центральной и южной, более или менее освоенных частях северных районов страны. В малоосвоенных северных районах, где грузопотоки малы, а условия еще тяжелее, транспортное строительство экономически не оправдано и технически весьма сложно.

Поэтому на всей территории холодного климата и тундры грузовые и пассажирские перевозки будут осуществляться не только железнодорожным, водным, воздушным, трубопроводным и автомобильным транспортом, но и транспортом, использующим новые принципы движения. Они будут связывать традиционный или магистральный транспорт с клиентурой и выполнять самостоятельные перевозки.

К этому вездеходному виду транспорта относятся аппараты на воздушной подушке, специальные вездеходы, трейлеры и транспортеры.

Воздушная подушка образуется поддувом воздуха под днище транспортного средства, ограниченное по периметру завесой, изготовленной из гибкого, износостойкого материала. Воздух подается вентилятором, приводимым в движение специальным двигателем.

Вездеходы на воздушной подушке с полным отрывом от поверхности земли грузоподъемностью до 20 тонн смогут выполнять служебно-разведочные работы, осуществлять почтовую связь, использоваться как санитарный транспорт, транспорт для торгово-снабженческих операций, спасательных работ и др. Эти вездеходы обладают неограниченной проходимостью и высокой скоростью.

Вездеходы с частичной разгрузкой опорного движителя с помощью воздушной подушки (колёсного, гусеничного или роторно-винтового типа) будут иметь грузоподъемность 50–60 тонн и применяться для массовых грузовых перевозок и как тягачи для трейлеров на воздушной подушке.

Трейлеры на воздушной подушке состоят из грузовой платформы, окруженной эластичной завеской, внутри которой создается воздушная подушка; силовой установки с вентиляторами для подачи воздуха и контактирующих колес, обеспечивающих устойчивость и управляемость. На них можно перевозить тяжеловесные и крупногабаритные грузы весом до 800 тонн даже по жидким торфяникам. Они могут применяться в районах тундры и полупустынь Средней Азии.

Для перевозки особо тяжелых грузов несколько трейлеров на воздушной подушке можно объединять в поезда-транспортеры.

Проведенные предварительные технико-экономические расчеты затрат на 1 тонно-километр транспортной работы в условиях Тюменской области показали, что перевозка автотракторными средствами обходится в 71,2 копейки, гусеничными тяговыми средствами — 90 копеек, вертолетом «МИ-4» — 136 копеек и аппаратом на воздушной подушке — 64 копейки.

Развитие этого транспорта отвечает и прогрессивным тенденциям в строительстве, требующем совершенствования транспортной системы в целом. В последнее время в нашей стране и за рубежом получает все большее развитие крупноблочный монтаж строящихся объектов, укрупнение оборудования, особенно проявляющиеся в строительстве объектов энергетики, объектов химической промышленности и тяжелого станкостроения. Из-за отсутствия в настоящее время в нашей транспортной системе специальной службы и транспорта для перевозки крупногабаритных и тяжелых грузов приходится демонтировать собранные на заводах агрегаты, перевозить их по частям, а потом снова собирать на строительных площадках в менее благоприятных условиях. Все это приводит к удорожанию строительства, ухудшению качества сборки и удлинению ее сроков.

Об эффективности использования транспорта на воздушной подушке для ускорения и улучшения крупноблочного монтажа свидетельствует опыт английской фирмы «Бритиш ховеркрафт корпорейшн». Для перевозки трансформатора весом 155 тонн она применила стандартный колесный транспортер с разгрузкой от воздушной подушки. Это увеличило его грузоподъемность и снизило осевые нагрузки, позволив преодолеть слабые мосты и участки шоссейной дороги с недостаточной несущей способностью. Экономия только от одного рейса полностью окупила стоимость разгрузочного устройства транспортера.

В транспортной системе будущего новый вид транспорта большой проходимости займет важное место как при освоении северных районов страны и полупустынь, так при строительстве промышленных предприятий.

В будущей транспортной системе нашей страны суда на воздушной подушке займут важное место для скоростного сообщения и обслуживания глубинных районов страны, плохо обеспеченных путями сообщения.

Суда на воздушной подушке могут быть амфибийного и скегового типа.

В судах амфибийного типа все пространство между днищем корабля и поверхностью воды ограничивается эластичной юбкой из прочного гибкого материала. Эти суда могут выходить на берег, преодолевать мелководья и применяться в зимнее время, обеспечивая круглогодичную навигацию.

В судах скегового типа воздушная подушка создается в пространстве, ограниченном днищем корабля, специальными бортами, опускаемыми ниже днища, — скегами — и частично ограждением в носовой и кормовой части судна. Скеговые суда проще конструктивно и легче в управлении. Они успешно преодолевают мелководье, но полностью не могут выходить на поверхность, так как их скеги должны быть погружены в воду.

В нашей стране имеются не только головные образцы судов на воздушной подушке амфибийного («Бриз» и «Скат») и скегового типа («Зарница»), но уже начался их серийный выпуск. В ближайшем будущем такие быстроходные суда со скоростью хода до 120 километров в час наряду с судами на подводных крыльях будут обслуживать внутренние водные пути нашей страны и пассажирское междугородное движение на морских трассах.

В настоящее время для межконтинентальных сообщений используется либо авиатранспорт, развивающий скорость 850–950 километров в час, либо пассажирские морские лайнеры, двигающиеся со скоростью до 30 узлов, или 55 километров в час.

Разницу в скоростях этих видов транспорта «выберут» суда на воздушной подушке грузоподъемностью до 5–10 тысяч тонн и скоростью 100–140 узлов, или 185–260 километров в час.

Однако их коммерческое использование, очевидно, станет возможным только в первые десятилетия будущего века.

Более реальным является осуществление высокоскоростного наземного пассажирского движения — с применением поездов на воздушной подушке или с магнитным подвешиванием, движущихся по специальным эстакадам со скоростью 300–500 километров в час. В качестве тягового устройства для таких поездов предусматривается использование линейных асинхронных электродвигателей. Над созданием этого вида транспорта, одинаково хорошего для дальнего следования, для пригородного движения, а также для связи городов с отдаленными аэропортами, работают ученые и конструкторы как у нас в стране, так и в США, Франции, Англии, ФРГ, Японии и других странах.

Состояние этих работ таково, что можно достаточно определенно говорить о промышленной эксплуатации этого вида транспорта как одного из звеньев единой транспортной системы страны недалекого будущего.

Итак, единая транспортная система страны на рубеже XX–XXI веков представляется нам как мощный скелет магистральных железнодорожных линий, гармонично сочетающихся не только с разводящими участками железных дорог, но и со столь же современной сетью автомобильных дорог с твердым покрытием, обеспечивающий надежное транспортное обслуживание внутрирайонных и межрайонных связей.

Единая транспортная система включает и внутренние водные пути, имеющие большое народнохозяйственное значение для меридиональных транспортных связей обжитых центральных и южных с северными районами нашей страны. В единую транспортную систему входит трубопроводный транспорт нефте- и газопроводов, а в будущем — угле- и рудопроводов.

Единая транспортная система заканчивается трассами морских путей, обслуживаемых нашим торговым флотом, и транспортными линиями в труднодоступных районах с малым грузо- и пассажиропотоком, на которых будут работать вездеходы на воздушной подушке.

В единую транспортную систему включаются авиационные линии, связывающие населенные пункты страны и страну со многими государствами мира.

Эта транспортная система будет располагать соединительными звеньями — узлами, связывающими различные виды транспорта, а также транспорт с народным хозяйством и потребителями транспортных услуг. Узлы — это железнодорожные и автомобильные станции, аэропорты, морские и речные порты, полностью механизированные мощные комплексы для выполнения погрузочно-разгрузочных работ.

Так представляется нам транспортная система будущего, обусловленная развитием современной транспортной техники с учетом возможных потребностей народного хозяйства и населения в транспортном обслуживании.

Конкретное содержание многих технических свершений, а также сроки осуществления всех предначертаний зависят прежде всего от наших усилий, от вдохновенного труда, инициативы и творческого поиска.

В поиске новых путей, новых технических решений, в совершенствовании транспортной системы страны как элемента многогранного хозяйства могучей социалистической державы велика роль молодежи. Она призвана осуществить это будущее, свое будущее, имя которому — коммунизм!