МОНОГРАФИЯ АНАТОЛИЯ ЮНИЦКОГО «СТРУННЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ: НА ЗЕМЛЕ И В КОСМОСЕ» Использование этого материала сайта группы компаний SkyWay в Интернет-пространстве допускается только при обязательном размещении ссылки на источник публикации: http://rsw

Монография А. Юницкого « Строковые транспортные системы: на Земле и в космосе » (на русском, английская версия будет доступна примерно через пару месяцев). В этой монографии представлены теория, состояние развития, перспективы и ключевые результаты исследований высокоскоростного наземного транспорта, движение которых осуществляется на несущей конструкции трека и не ракетоносителя в виде системы круговых струн, охватывающей Планеты в плоскости, параллельной экватору.

Transcript

1. ISBN 978-985-08-2162-1
3. УДК [629.3+629.78].01 ISBN 978-985-08-2162-1 ©  Юницкий А. Э., 2017 ©  Оформление. РУП «Издательский дом «Белорусская наука», 2017 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 основ- ные результаты исследований высокоскоростного наземного транспорта, движение которого осуществляется по струнной путевой структуре, и неракетного космиче- ского 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.
4. 3 ПРЕДИСЛОВИЕ К ИЗДАНИЮ 2017 года Первое издание предлагаемой вашему вниманию научной монографии вышло в 1995 г. Тогда струнные транспортные системы были преимуще- ственно теорией, и практическое воплощение этой транспортно-инфраструк- турной 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 Ре- спублике 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. Сей- час только в ЗАО «Струнные технологии» в г. Минске, входящем в междуна- родный холдинг SkyWay, имеется 15 конструкторских бюро, в которых трудят- ся более 300 ученых, инженеров, конструкторов, архитекторов и дизайнеров. Их профиль работы – рельсо-струнные транспортные эстакады, подвижной состав (грузовые, городские и высокоскоростные междугородные электромо- били на стальных колесах – пассажирские юнибусы, юникары и юнибайки, а также грузовые юнитраки и юнитрансы) и инфраструктура «второго уров- ня» – станции, вокзалы, грузовые терминалы, депо, иное, а также автомати- зированные системы безопасности, управления, энергообеспечения и связи. Поэтому струнный транспорт – это не система, а сложнейший комплекс, в ко- торый 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 прогу- лочного 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 кни- ги будут достигнуты скорости 150 км/ч, а в самом ближайшем будущем мы
5. 4 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 смо- трим с уверенностью в том, что струнный транспорт – наиболее перспектив- ное направление развития мировой транспортно-инфраструктурной отрасли. Существующие инфраструктурные решения исчерпали себя, пере- стали 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 по- гибает около 1,5 млн человек, а более 10 млн получают увечья и становятся инвалидами. «Закатаны» в асфальт и «похоронены» под шпалами плодород- ные 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, ко- рабли 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 наи- большую экологическую опасность. Существующие транспортные артерии перегружены, актуальные скорости транспортировки пассажиров и грузов явно неудовлетворительны, а строительство новых коммуникаций непосиль- но для целого ряда стран и регионов из-за дороговизны. Все это препятствует поступательному развитию мировой экономи- ки и обусловливает неравномерность распределения социальных и инфра- структурных благ среди населения планеты. Струнный транспорт, особенно его транспортно-инфраструктурная составляющая, которая будет реализова- на в XXI веке в виде мировой сети Транснет общей протяженностью в де- сятки 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
6. 5 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 струн- ного транспорта (городского, грузового, высокоскоростного и гиперскорост- ного) 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 кли- матом, малые площади землеотвода, сохранение естественно-природных ландшафтов, универсальность и интегрируемость с линиями связи, электро- передач – далеко не все преимущества струнных дорог. Учитывая это, мож- но с уверенностью утверждать, что повсеместное применение таких систем способно обеспечить стремительный и масштабный рост в социально-эко- номической 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 участ- ков струнного транспорта – проект сумел собрать вокруг себя около милли- она 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, ко- торые заключают в себе струнные транспортные технологии, которые не за- мыкаются только на SkyWay, если предложить их повсеместное внедрение на уровне государственной или международной программы. В самой сути транспорта лежит объединение людей. Струнный транс- порт может выполнять это предназначение не только на локальном, но и на общепланетарном уровнях. Описание соответствующей транспортной си- стемы 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 вы- водить на орбиту порядка 10 млн т грузов и 1 млн человек, которые будут за- действованы в создании и функционировании околоземной космической ин- дустрии в будущем. Для достижения того, что способно сделать ОТС за один год, современной мировой ракетно-космической отрасли, в которую уже вло- жены триллионы долларов, потребуется порядка миллиона лет. За один год ОТС сможет выходить в космос до 100 раз. При этом затраты на доставку
7. каждой тонны полезного груза на заданную орбиту будут в тысячи раз ниже, чем современными ракетами-носителями. Создание ОТС откроет перед человечеством безграничные перспекти- вы 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 ин- дустрии космос – это практически неисчерпаемый источник энергии, сы- рья, пространственных ресурсов и принципиально новых технологических возможностей (невесомость, глубокий вакуум и др.), позволяющих произ- водить 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, апроби- рованы на практике и реализованы в настоящее время в промышленности. Бюджет проекта составит около 2 трлн долларов США при сроке реализа- ции 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 столе- тия 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 лю- бое 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 по- казать, 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 пере- страивать 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
8. Действующая модель струнного транспорта Юницкого (СТЮ) на Ганноверской промышленной выставке-ярмарке. 1996 г., Ганновер История Sky Way
9. Продувка высокоскоростного юнибуса масштаба 1 : 5 в аэродинамической трубе. 1996 г., Санкт-Петербург Выставка «Спецтранспорт–99». 1999 г., Москва
10. СТЮ на выставке, организованной мэрией города Москвы. 1999 г., Москва Первое испытание бирельсовой трассы и двухкорпусного юнибуса масштаба 1 : 5. 2000 г., аэродром Тушино
11. 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
12. 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
13. Ходовые испытания мобильной лаборатории на базе модифицированного ЗИЛ-131. 2001 г., Озеры Испытания тестового участка грузопассажирского СТЮ первого поколения модифицированным автомобилем на стальных колесах ЗИЛ-131 весом до 15 т. 2001 г., Озеры
14. Презентация СТЮ послу Малайзии. 2001 г., Москва Продувка модели высокоскоростного юнибуса в аэродинамической трубе. 2001 г., Санкт-Петербург
15. Работа над обводами высокоскоростного юнибуса масштаба 1 : 1. 2001 г., Москва Действующая модель СТЮ на выставке «Технологии из России–2001». 2001 г., Москва
16. 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
17. 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
18. 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
19. 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
20. Визуализация. Высокоскоростной SkyWay (вариант). 2008 г. Визуализация. Городской подвесной юнибус U-382. 2008 г.
21. Визуализация. Пассажирская станция SkyWay для подвесных юнибусов. 2009 г. Визуализация. Высокоскоростная трасса «Москва – Санкт-Петербург». 2009 г.
22. Визуализация. Грузовой навесной SkyWay. 2010 г. Визуализация. Грузовая трасса SkyWay c канатным приводом в Австралии. 2010 г.
23. Визуализация. Грузовая трасса SkyWay в Австралии для навесных юнитраков с пониженным центром тяжести. 2010 г. Визуализация. Высокоскоростной SkyWay. 2011 г.
24. Визуализация. Городской навесной юнибус большой вместимости. 2011 г. Визуализация. Грузовой навесной поезд SkyWay на двухколейной эстакаде. 2011 г.
25. Визуализация. Грузовой навесной SkyWay на двухколейной струнно-ферменной эстакаде. 2011 г. Визуализация. Городской навесной SkyWay. 2012 г.
26. Визуализация. Станция пересадки с высокоскоростного междугороднего на городской SkyWay. 2012 г. Грузовой подвесной SkyWay в Австралии. 2012 г.
27. Грузовой порт SkyWay на шельфе моря. 2012 г. Визуализация. Городской навесной SkyWay в линейном городе на шельфе моря. 2014 г.
28. Визуализация. Городской подвесной SkyWay со станцией в высотном здании. 2014 г. Визуализация. Грузовой морской порт SkyWay на берегу моря. 2014 г.
29. Визуализация. Линейный город SkyWay. 2014 г. Визуализация. Морской участок трассы SkyWay с провисающей путевой структурой. 2015 г.
30. 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
31. Строительство транспортно-логистического узла, совмещенного с анкерной опорой. 2016 г., Марьина Горка Установка анкерных опор легкой городской трассы SkyWay. 2016 г., Марьина Горка
32. 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
33. Юнибус и юнибайк SkyWay на международной выставке «InnoTrans 2016». Сентябрь 2016 г., Берлин Подвижной состав SkyWay на выставке Energy Expo. 2016 г., Минск
34. Интерьер 14-местного городского юнибуса SkyWay. 2016 г., Минск Генеральный конструктор SkyWay Анатолий Юницкий с семьей на выставке «Energy Expo 2016». 2016 г., Минск
35. 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
36. Юнибайк SkyWay. Первые ходовые испытания. Ноябрь 2016 г., ЭкоТехноПарк Ходовые испытания городского подвесного юнибуса. Май 2017 г., ЭкоТехноПарк
37. Ходовые испытания юнибайка. Май 2017 г., ЭкоТехноПарк
41. появился как результат работы над эстакадой ОТС, создание которой является наиболее трудоемкой частью этого проекта, т.к. эстакада бу- ­ дет иметь протяженность в десятки тысяч километров и должна опоя­ - сывать Землю по одной из широт. Принципиальная схема ОТС по дан- ной причине подвергалась критике со стороны многочисленных оппо- нентов. 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 ре- зультаты патентного поиска на мировую новизну по международным заяв­ кам на струнные транспортные системы и анализ научных публи- каций. 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. Сав- чук 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 рецензи- рование части 2 книги.
46. Рис. 1.4. Скорость транспорта НТЛ – как у самолёта Рис. 1.5. Трасса НТЛ на высоких опорах (около 100 м)
47. Рис. 1.6. Трасса НТЛ в пустыне Рис. 1.7. Трасса НТЛ в горах
48. Рис. 1.8. Вокзал Рис. 1.9. Посадка в транспортный модуль
49. Рис. 1.10. Трасса НТЛ в городе Рис. 1.11. Трасса НТЛ на шельфе океана (в качестве опор – небоскрёбы)
50. Рис. 1.12. Вход трассы НТЛ в морской участок Рис. 1.13. Морской участок трассы НТЛ (труба-тоннель размещена на глубине 50 м)
61. Рис. 2.25. Двухпутная трасса Рис. 2.26. Натяжение струны на анкерную опору
62. Рис. 2.27. Установка промежуточной опоры Рис. 2.28. Технологическая платформа для монтажа струнной путевой структуры
83. Рис. 2.25. Двухпутная трасса Рис. 2.26. Натяжение струны на анкерную опору
84. Рис. 2.27. Установка промежуточной опоры Рис. 2.28. Технологическая платформа для монтажа струнной путевой структуры
113. 73 эффициентом vа скорости изменения длины пружины. Расстояние меж-
115. 75 E z I z u u t u t T u z f z t s ∂ ∂ ∂ ∂ + ′ ∂ ∂               + ∂ ∂ − ∂ ∂ = 2 2 2 2 2 2 1 2 2 µ ρ ( , ) ) , + + R g s 2 ρ
118. 78 c v d dt a +       c v d dt a +      
119. 79 С учетом равенств (4.18) запишем уравнения (4.17) в виде С учетом равенств (4.18) запишем уравнения (4.17) в виде С учетом равенств (4.18) запишем уравнения (4.17) в виде С учетом равенств (4.18) запишем уравнения (4.17) в виде С учетом равенств (4.18) запишем уравнения (4.17) в виде С учетом равенств (4.18) запишем уравнения (4.17) в виде
124. 84 = + + +          = ∑ ( ) m m g c v d dt a i i 1 2 1 2 2 0
156. 116 104 106
190. 150 c, va
225. 185 на высоте Ha ≥ 100 км можно пренебречь.
226. 186 где ωp0 — начальная угловая скорость ротора, V0 — стартовая ско- рость ротора.
236. 196 Итак, при свободном расширении ротор проходит положение по- стоянной 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 β − − 1 2 xk. Если xk = b = 1,5, то x2k = 3, D = 1,5 или в размерных
241. 201 уравнение вращательного движения (1.2) и интеграл (1.6) не изме-
250. 210 an = R Ha = 995,736 — показатель степени экспоненты в формуле
274. 234 Из сопоставления правых частей (2.28) и (2.8) вытекает
275. 235 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.
298. 258 0, sin . , p x f x ψ     
327. 287 ( ) V V V 0 2 1 2 1 2 − Четвертый период — промежуточный между этапами разгона и движения ротора в открытом космосе. Основная его особенность — дви- жение 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. Леви- тационное усилие должно быть достаточным для преодоления инерци- онности оболочки при ее радиальном движении, а также сил тяготения, сопротивления атмосферы и упругости при растяжении оболочки.
335. 295 L n
339. 299 Уравнение возмущенного движения для упруго-вязкой дискрет- ной модели ротора имеет вид (4.11), в правую часть здесь следует по- ставить возмущающую силу ±mq sin a, меняющую знак в точке C1 . Возмущенное движение, как и в предыдущем случае, представляет со- бой продольные затухающие колебания или апериодическое движение типа одиночной волны. В проекции на нормаль к траектории, совпадающей с направле- нием местного радиуса кривизны, получим формулу левитационного усилия N: где V* = (grk  cos a)1/2 — абсолютная скорость, при которой N обраща- ется в нуль. В интервале изменения скорости V* ≤ Va ≤ V0 усилие N меняет направление и определяется формулой
341. 301 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 попе- речного сечения 0,3 м и потребляемой мощностью 10 кВт/м, вычис- ленные 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 энергообеспе- чения ОТС при разгоне его ротора, устойчивость инфраструктуры си-
362. 322 B A A A A 1 4 7 5 4 5 4 1 = + −     ( ) ,
378. 338 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
379. 339 ЧАСТЬ 2. ОБЩЕПЛАНЕТНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (ОТС) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 1. Необходимость индустриализации космоса . . . . . . . . . . . . . . . 155 2. Выбор критериев индустриализации космоса . . . . . . . . . . . . . 158 3. Законы сохранения применительно к геокосмическому транспорту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.1.  Закон сохранения энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.2.  Законы сохранения импульса и момента импульса . . . . 164 3.3.  Закон сохранения движения центра масс . . . . . . . . . . . . 166 3.4.  Анализ законов сохранения применительно к ГКТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 4. Общепланетное транспортное средство . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 ГЛАВА 1. Динамика выхода ОТС в космическое пространство в экваториальной плоскости Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 1.1.  Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 1.2.  Дифференциальные уравнения движения элемента системы ротор – оболочка в атмосфере . . . . . . . . . . . . . 183 1.3.  Анализ уравнений движения системы в атмосфере . . . . . . . . 186 1.4.  Динамика системы ротор – оболочка при движении в атмосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 1.5.  Динамика ротора на участке упругого растяжения в открытом космосе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 1.6.  Динамика колебательного движения ротора . . . . . . . . . . . . . 193 1.7.  Уравнения движения ротора на участке фрикционного расширения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 1.8.  Выбор участков упругого и фрикционного расширения. Динамика управляемого радиального движения ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 1.9.  Движение ротора на заключительном этапе . . . . . . . . . . . . . . 206 1.10.  Задача о выводе ротора ОТС на орбиту. Пример . . . . . . . . . 210 ГЛАВА 2. Динамика выхода ОТС на орбиту с диссипацией энергии за счет подъема оболочки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 2.1.  Управление движением элемента ротора – оболочки в атмосфере с учетом вращения оболочки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 2.2.  Динамика радиального движения системы в атмосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 2.3.  Радиальное движение системы с остановкой в положении х = х' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
380. 340 2.4.  Движение ротора и оболочки на последующих этапах  . . . . . 226 2.5.  Движение системы на последнем этапе . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 2.6.  Зависимость между параметрами системы на начальном и конечном этапах движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 2.7.  Динамика системы при выходе на постоянную орбиту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 2.8.  Задача о выводе системы на промежуточную орбиту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 2.9.  Изменение радиального ускорения системы . . . . . . . . . . . . . . 246 ГЛАВА 3. Маневрирование ротора с целью обхода объектов, движущихся в экваториальной плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 3.1.  Постановка задачи о маневрировании ротора ОТС . . . . . . . . 252 3.2.  Дифференциальные уравнения движения ротора ОТС вне экваториальной плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 3.3.  Методика решения задачи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 3.4.  Динамика свободного движения ротора. Решение задачи о выводе ротора из зоны притяжения планеты . . . . . . . . . . 261 3.5.  Динамика ротора на этапе гашения углового движения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 3.6.  Движение ротора на этапе гашения радиального движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 3.7.  Задачи о маневрировании ротора в условиях Урана и Сатурна  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 ГЛАВА 4. Проблемы создания ускорителя для разгона ротора ОТС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 4.1.  Система подъема ротора в центр оболочки  . . . . . . . . . . . . . . 278 4.2.  Проблемы создания линейного электродвигателя для разгона ротора до космических скоростей  . . . . . . . . . . . . . . . 282 4.3.  Проект комбинированной системы разгона и левитации ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 4.4.  Задача о разгоне ротора ОТС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 4.5.  Динамика возмущенного движения ротора при нарушениях работы системы разгона  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 4.6.  Другие возможные возмущения движения ротора при разгоне  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 ГЛАВА 5. Оценка параметров процесса аэродинамического разогрева ротора ОТС при отсутствии защитной оболочки . . . . . . . . . . 303 5.1.  Результаты исследований разогрева аэродинамической техники. Обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 5.2.  Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
381. 5.3.  Приближенный расчет параметров течения воздуха в окрестности поверхности ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 5.4.  Приближенный расчет температурного поля в окрестности поверхности ротора при отсутствии процесса сублимации защитного покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 5.5.  Квазистационарный расчет температуры поверхности ротора при отсутствии процесса сублимации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 5.6.  Квазистационарный расчет динамики испарения сублимирующего покрытия тепловой защиты ротора . . . . . . . . . . 319 5.7.  Некоторые выводы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Условные обозначения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Оглавление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
382. 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» Подписано в печать 20.07.2017. Формат 60 ç 84 1/ 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