книги из ГПНТБ / Демидов, В. Е. Магистрали пяти измерений
.pdfлельно рельсовым магистралям пролягут пути стремительных «аэротрэнов». Самолет отбирает пассажиров у железной доро ги, соблазняя их скоростью. Вполне вероятно, что сверхско ростные бесколесные составы рано или поздно привлекут к себе внимание авиапассажиров высокой скоростью, соединен ной с недостижимой для самолета регулярностью движения: туман, снегопад, ливень, гроза, — все это для поезда мелочь, тогда как самолеты в этих условиях прикованы к земле. Пас сажир «аэротрэна» приедет прямо :в центр города, а не на аэродром, построенный в трех или пяти десятках километров. Наконец, поезд принципиально более безопасен, чем любой другой вид транспорта: ведь «аэротрэн» мчится по рельсу, про ложенному в нескольких метрах над землей. На старейшей монорельсовой дороге (не забывайте, что «летящий» поезд по сути дела тоже монорельсовый) — Вуппертальской, находя щейся в ФРГ, — с 1901 по 1968 год было перевезено более миллиарда пассажиров, н при этом не произошло ни одного серьезного несчастного случая, а тем более смертельного. Сло вом, 500—800 километров в час, которые способны дать поез да на воздушной подушке, отнюдь не пустая роскошь, а серь езное удобство.
Мне возразят: а экономика? Железобетонная балка для такого поезда длиной в десятки тысяч километров — это ко лоссальные деньги. Верно. Но также верно и то, что сущест вующая Транссибирская магистраль тоже стоила колоссаль ных денег, и это никого не остановило. Весь вопрос в том, нужна такая дорога или нет. Сейчас требовать немедленного строительства подобной магистрали для «аэротрэнов» бес смысленно, а через пятнадцать—двадцать лет... Могли мы двадцать лет назад думать, что самолет станет для всех так же привычен, как поезд?
Сверхскоростной транспорт, быстрый, как самолет, надеж ный, как железная дорога, удобный, как автомобиль, — эти ка чества сулят «аэротрэнам» огромную популярность. «Возмож ность заряжена стремлением к осуществлению, это искра в мире-порохе»,—сказал как-то немецкий философ Лихтенберг. Скорость 200 километров в час уже появилась на желез ных дорогах. Через десяток-другой лет она будет выглядеть до смешного маленькой. Поэтому сейчас нельзя отмахиваться даже от самых невероятных идей. Развитие техники идет, не очень-то считаясь с желаниями отдельных лиц. То, что сегод ня кажется ненужным, завтра становится насущным хлебом инженеров.
Г л а ва вторая
С помощью |
наук |
и |
искусств |
мож |
||
но построить колесницу, |
передвигаю |
|||||
щуюся |
чудодейственно |
быстро |
без |
|||
лошадей |
и без |
других |
упряжных |
жи |
||
вотных. |
|
|
|
|
|
|
Фрэнсис Бэкон, философ, 1618 г. |
||||||
Возникла ситуация, |
когда |
человек |
||||
долокен |
бороться |
против |
автомоби |
|||
ля — за |
автомобиль. |
|
|
|
Академик Б. С. Стечкин, .1967 г.
ВСЕ ЧЕТЫРЕ КОЛЕСА
Четверть миллиарда автомобилей заполонили дороги и ули цы всех континентов. Их в десятки раз больше, чем железно дорожных вагонов, морских и речных судов и самолетов, вме сте взятых. Удивительно ли, что роль автомобиля в перевоз ках столь значительна?
В нашей стране автотранспорт перевез в 1970 году почти половину всех грузов и 27 миллиардов пассажиров — в десять раз больше, чем железные дороги; в сто пятьдесят раз больше, чем морские и речные корабли, в триста раз больше, чем авиа ция. (От таких цифр автомобилисты могли бы зазнаться, но они не зазнаются, потому что расстояния, на которые они ве дут перевозки, в среднем ничтожны: несколько десятков кило метров, а то и меньше. Поэтому, в частности, и получается такая масса грузов и пассажиров). Закономерность эта про является всюду. Столь же внушителен вклад «четырех ко лес»— порядка 80 процентов — в перевозках других стран: Франции, Австралии, Англии, Японии...
Прогнозы же таковы: к 2000 году на планете будет 750 мил лионов машин.
Популярность автомобиля вытекает из его несомненных преимуществ перед иными видами транспорта. Во-первых, он наиболее удобен для доставки грузов «от двери до двери», вовторых, аффективен в качестве общественного городского тран спорта, наконец, индивидуальный автомобиль дает человеку неслыханную дотоле свободу передвижения, открывает та киевозможности, о которых раньше он мог только мечтать.
4И
Вместе с тем автомобиль, развивающийся в капиталисти ческом мире совершенно бесконтрольно, поставил перед чело вечеством массу проблем, с которыми частнособственническое общество оправиться не в состоянии. «Четырехколесная ра дость» (как иронически именует автомобиль польский журнал «Пшекруй») приносит сегодня слишком много горя и не удобств. Достаточно выйти на оживленную улицу западного города, чтобы понять: автомобиль и пешеход — это враги. То машины со скоростью черепах прокладывают себе путь сквозь густые людские толпы, то люди с решимостью и отчаянием самоубийц мчатся наперерез стремительно текущим автомо бильным рекам. Запруженные улицы превратились в ловуш ки, у перекрестков скапливаются полчища рычащих и фыр кающих моторов, и газеты сообщают, что средняя скорость автобусов в Париже достигла скорости конных омнибусов се редины XIX века. И это в то самое время, когда на треках го ночные машины штурмуют звуковой барьер!
Все громче звучат тревожные голоса: не окажется ли за падный мир в положении незадачливого рыбака, выпустивше го из бутылки джина? Этот джин куда страшнее сказочного. Ежегодно 180 тысяч убитых, 4 миллиона раненых, — необъяв ленная война идет на всех континентах, и жители многих стран пока что терпят в ней поражение за поражением: легковой автомобиль в десять раз опаснее поезда. Его ядовитое ды хание отравляет воздух, его рев делает невыносимой жизнь в крупных городах, — и люди бегут от него на природу, прибе гая к услугам — ирония судьбы! — опять того же джина... Не удивительно, что основные усилия конструкторов в ближай шие десятилетия будут направлены на решение именно этих проблем: безопасность и «неядовитость».
И еще: сколько бы ни строилось новых прекрасных ма гистралей, они лягут на карты лишь тонкими, еле заметными линиями. Бездорожья всегда будет больше — в общем-то это даже хорошо, поскольку на асфальте ничего не растет. Но без освоения этих «пустых» территорий немыслим прогресс, и люди чрезвычайно нуждаются в автомобилях, которые ездят там, где не пройти, не проехать.
Наша страна ставит перед собой задачу автомобилизации. В новой пятилетке существенно вырастет парк автобусов, так си, индивидуальных автомобилей, грузовиков. Проблемы, ко торые выдвигает автомобиль, присущи этому транспорту, как таковому. Поэтому чтобы справиться с ними, их нужно преж де всего понять и проанализировать, — а далее будут ясны и пути борьбы с отрицательными последствиями широкого внед рения автомобиля в нашу жизнь.
Запутавшийся в паутине улиц
В слове «автомобиль» есть частичка «мобиль»: подвиж ный, быстрый. Увы, в городе это наиболее заметное для пуб лики достижение автостроителей оказывается вещью совер шенно излишней. Трехзначные цифры на спидометре, сотни лошадиных сил под капотом — не более, чем рекламный трюк, привлекающий покупателей. Все равно скорость на улицах ограничена, а бесчисленные перекрестки делают ее вообще смехотворной.
Автомобильные заторы — бич всех старинных городов, -строившихся в эпоху пешеходов и телег. Чтобы приспособить ся как-то к полчищам машин, прокладывают новые улицы, сносят целые кварталы, пробивают тоннели, возводят эстака ды. Пересечения в разных плоскостях, безусловно, помогают, но ненадолго. Часто, развязав один транспортный узел, еще туже затягивают другой, находящийся буквально в двух ша гах, — приходится реконструировать его, хотя это и не решает целиком всех проблем.
А взять такую вещь, как светофор. До сих пор подавляю щее их большинство никак не связано с соседними и уж со всем не зависит от светофоров, стоящих на противоположном конце города. Между тем грандиозная пробка где-нибудь в центре может порой возникнуть именно из-за несогласован ной работы этих «незнакомцев».
Одно время на магистралях увлекались «зеленой волной». Так называют принцип регулирования, при котором светофо ры на каждом перекрестке услужливо зажигают зеленый свет перед машиной, идущей с заранее заданной скоростью: обыч но 50 или 60 километров в час. Выяснилось, однако, что эф фективно работает эта система лишь при соблюдении целого ряда оговорок. Начать с того, что поток автомобилей должен быть достаточно однородным — или грузовики, или легковые, иначе одни опаздывают к светофору, другие приезжают слиш ком рано. Во-вторых, расстояния между перекрестками долж ны быть примерно одинаковыми или кратными, иначе для ма шин, идущих в противоположные стороны, не удается четко отрегулировать «волну». Наконец, самый главный недостаток такого способа управления в том, что режим работы получа ется слишком жесткий, раз навсегда заданный и потому не учитывающий изменения дорожной ситуации.
Специалисты считают, что автоматика должна строиться по «динамическому» принципу, то есть принимать во внима ние число автомашин, подъезжающих с разных сторон к пере
кресткам, их 'скорость и те |
преимущества, которые |
имеют |
в праве проезда специальные |
машины — пожарные, |
«Скорой |
помощи» и другие. |
|
|
Одним из первых городов, применивших подобную си стему регулирования, был Торонто — столица Канады. Рабо ты закончились в 1963 году, когда в городе было всего пол миллиона машин. За первую же неделю работы средняя ско рость повысилась с 19 до 26 километров в час. Если бы такоп> эффекта попытались добиться обычным путем, то есть расши ряя улицы и прокладывая тоннели, пришлось бы потратить. 15 миллионов фунтов стерлингов. Расходы на введение авто матики составили сумму в десять раз меньшую.
Кстати, автоматическая система, сокращая время ожида ния у перекрестков примерно на треть, косвенным образом способствует снижению аварий. Дело в том, что если зеленый: свет долго не загорается, водители начинают нервничать, а получив возможность ехать, стараются наверстать потерянные' минуты. Эта гонка в сочетании с «неразрядившимся» возбуж дением приводит ко всякого рода нарушениям и дорожным происшествиям.
Разрабатываются электронные системы регулирования и в нашей стране. Вот одна из них: «Магистраль», предназначен ная для регулировки 255 перекрестков Баку. Другая, более мощная, — «Старт». Она станет в 1975 году хозяином тысяч;* перекрестков Москвы, возьмет на себя заботу о движении в пределах всего города, вплоть до кольцевой автодороги. В комплект ее входят не только светофоры, но и управляемые дистанционно дорожные знаки. Если где-то возникнет затор, дежурный сможет направить машины по иной, свободной до роге.
Когда-то каждый самолет мог подниматься в воздух и ле теть, куда ему вздумается. Сегодня даже по аэродрому лет чик может рулить только с разрешения диспетчера. В воздухе каждая машина взята под неустанное наблюдение: в небе тес но. Тесно и автомобилям на земле. Не наступит ли пора и для них вводить диспетчерскую службу? Есть и такие проекты (роль диспетчера играет, понятно, ЭВМ).
Однако автомобилю нужна не только дорога, но и место для стоянки, да не одно, а два-три: возле вашего дома, возле вашей работы и возле того места, куда вы захотели приехать (магазин, кинотеатр, стадион и т. п.). На миллион автомашин нужно 75 квадратных километров стоянок. Поэтому первая: задача, которую пытаются сейчас решить градостроители «автамоібиліизнроваяньїх» стран, — это убрать неподвижные ма шины с улиц. 'Приходится строить /многоэтажные подземные и надземные гаражи, которых, несмотря на все усилия, оказыва ется недостаточно. Нескончаемые «стены» из стоящих авто машин— вот типичный вид улицы западного' города.
Вам, конечно, хочется спросить: а как у нас? Не вызовет ли широкая автомобилизация, к которой мы стремимся, тех
отрицательных явлений, на которые мы сейчас указываем, как на пример бесплановости и хаоса?
«Если оглянуться, то еще на заре автомобилизма вступили в спор две концепции. Мы считали и считаем, что основой транспортной системы должны быть общественные, массо вые средства перевозок. На Западе язвили: мол, это «бедняц кий рецепт». Там пошли по другому пути — только автомоби ли, масса автомобилей, почти единственно автомобили. Теперь сама жизнь разрешила некогда теоретический спор: не авто мобилизация вообще, а ее западный вариант зашел в тупик. Сейчас уже немало крупных специалистов за рубежом возла гает большие надежды на общественный транспорт, при знавая, что Советский Союз оказался прав. А теперь я спро-
.шу: нам ли бояться автомобилизации, когда мы имеем все
.подтверждения правильности своей концепции? Массовый,
.хорошо организованный общественный транспорт плюс лег ковой автомобиль — этот принцип совершенно меняет пер спективы, хотя, разумеется, не снимает забот о разумном предупреждении и устранении отрицательных сторон автомо билизации... Но даже при самой разумной планировке мы вы нуждены будем, очевидно, как-то ограничивать использование легковых автомобилей в некоторых районах города, то есть создавать «безавтомобильные зоны», доступные только для пешеходов и для общественного транспорта...»,—таково мне ние члена-корреспондента АН СССР Дмитрия Петровича Ве-
.ликанова.
Последние слова — как бы ответ на всевозможные предпо ложения по регулированию количества машин в городе. Ведь выдвигались предложения, главным образом «жесткого» свой ства: не продавать машин тем, у кого нет гаражей или хотя бы места для стоянки; просто прекращать продажу автомо билей, когда огород наберет ісвою «квоту»: 20, 60 или 400 ты сяч... Но практика показывает, что запретами мало чего мож но достичь, а кроме того, вводя ограничения, мы искусствен но делим людей на тех, кому повезло, кто может позволить себе удовольствие ездить на собственной машине, и неудач ников, которые должны навсегда распрощаться со своей меч той. Больше того, подобные запреты прямо противоречат по литике нашей партии, в Программе которой записано, что цель коммунистического производства — «...предоставить каждому члену общества материальные и культурные блага по его рас тущим потребностям, индивидуальным запросам и вкусам...». Покупая автомобиль, человек у нас, так сказать, пожинает плоды собственного труда на благо общества. Почему же его нужно лишать этого права? Нет, не ограничение возможности иметь автомобиль, а регулирование — в интересах общества —
права им пользоваться, |
такая постановка вопроса уважает |
обе «заинтересованные |
стороны»: и личность, и коллектив. В |
1971 году на страницах «Литературной газеты» шла широкая дискуссия на тему взаимоотношений автомобиля с городом. Перелистайте подшивку, если вас заинтересовала эта про блема!
Увы, вопросы организации городского движения, симбиоза «город—автомобиль» столь обширны и сложны, что им без труда можно посвятить целую книгу. И потому нам ничего не остается, как перейти к чисто техническим проблемам автомо биля.
Продукция химического реактора
«Каждое утро к Лос-Анджелесу устремляется более ста тысяч автомобилей. Они выбрасывают в воздух около 200 тонн одного только угарного газа. Облако выхлопа — угарный газ, окислы азота, разнообразные углеводороды — движется вслед за ними к Пасадене и Бэрбанку. Оно медленно расползается по долинам Сан-Габриэль и Сан-Фернандо. Под действием солнечных лучей облако разлагается, образуя озон и дымку, вызывающую раздражение глаз. Вечером восточный ветер от носит это облако, значительно уже расширившееся, в ЛосАнджелес. Здесь оно застаивается на западе или юго-западе города. Тем временем движение транспорта во второй поло вине дня и вечером вызывает образование второго облака. Оно сначала .медленно передвигается к востоку, а затем ветер сносит его обратно к западу. Он также застаивается в райо нах, лежащих на западе или юго-западе от Лос-Анджелеса, охватывая все большую площадь. На следующее утро его со держимое опять вступает в реакцию образования смога». Это описание относится к 1949 году, когда профессор А. ХаагенСмит, видный биохимик, возглавлял одну из американских организаций по защите чистоты воздуха. Он первым обратил тогда внимание на бедствия, которые несут американским го родам полчища автомобилей. С тех пор прошло много време ни, а положение осталось столь же тревожным. Правда, в ре зультате большой работы, проделанной конструкторами, уда лось снизить количество ядовитых веществ в' выхлопе процентов на шестьдесят. Но количество автомобилей возрос ло более чем в три раза и продолжает расти, увеличилась мощность двигателей, а стало быть, и объем выбрасываемых ими газов. «Задушит ли автомобиль цивилизацию?» — бьют тревогу заголовки газет.
В чем же причина ядовитости автомобильного мотора? К сожалению, она заложена в нем, так сказать, от рождения.
Во-первых, во время рабочего такта, когда в цилиндре сго рает смесь паров бензина с воздухом, температура повышает ся до 2200 — 2400° С, а давление достигает 25—30 атмосфер. При этих условиях азот теряет присущую ему инертность и
вступает в реакцию с кислородом. Так в выхлопе появляютсяг. окислы азота —газ, раздражающий дыхательные пути.
Во-вторых, двигатель развивает максимальную мощность, лишь на «богатой» смеси, то есть при избытке бензина и недо статке воздуха. Именно такую смесь и приготовляет карбюра тор. Но это означает, что полностью окислиться бензин при всем желании не сможет (прибавьте к этому и коварство азо та, отнимающего часть драгоценных кислородных молекул). И вот результат: за машиной тянется шлейф окиси углерода— печально известного угарного газа.
Наконец, под действием высокой температуры и давления, длинные цепи углеводородных молекул разрываются на мел кие осколки — и в выхлопе оказываются такие вещества, как уксусный альдегид, бензол, ацетилен и многие другие. Вос пользовавшись газовым хроматографом — прибором, способ ным улавливать вещества в концентрациях, измеряемых деся тимиллионными процента, ученые нашли в выхлопных газах добрых две сотни соединений, никакого отношения к бензину, не имеющих. Карбюраторный двигатель ведет себя, как за правский химический реактор.
Дизельный двигатель выделяет существенно меньше оки си углерода, и в этом его преимущество. Происходит это по тому, что он работает принципиально на бедной смеси, и отто го сгорание топлива оказывается более полным. Однако усло вия для образования окислов азота благоприятнее: давление- в цилиндрах дизеля выше, чем у карбюраторного двигателя. Кроме того, при полной нагрузке в выхлопе оказывается многосажи, а по части уксусного альдегида, бензола и прочих «ос колков» горючего он ничем не лучше своего бензинового со брата.
Содержание ядовитых веществ в выхлопе зависит преждевсего от режима работы двигателя. Особенно много их, когда мотор работает на холостом ходу и при разгоне машины. Ус траивая подземные переходы для пешеходов, тоннели и эста кады для автомобилей, градостроители добиваются беспре рывного, безостановочного движения — и воздух на местах, бывших перекрестков становится несравненно чище.
Совершенно ликвидировать перекрестки, |
однако, нельзя. |
Да и на самом благоприятном режиме выхлоп |
автомобильного |
двигателя — вещь весьма неприятная. Поэтому радикальной, мерой было бы дожигание или полная нейтрализация всех не успевших окислиться веществ, выброшенных с отработавшими газами.
Поиск идет здесь в нескольких направлениях. Например, предлагается пропускать выхлопные газы через жидкостный' нейтрализатор — бак с водой, в которую добавлена двуугле кислая сода или сульфат натрия. Эти химикаты отлично по глощают альдегиды, придающие выхлопу крайне неприятный
запах, и окислы азота. Окись углерода, однако, этот нейтра лизатор не связывает, и потому он находит применение толь ко на дизельных автомобилях, где угарного газа в выхлопе •практически нет.
Подобные нейтрализаторы, разработанные у нас в стране, успешно прошли испытания та строительстве Ленинградского
.метро (обезвреживали выхлопные газы тепловоза), при про ходке тоннелей Нурекокой ГЭС (стояли на самосвалах Мин ского автозавода, вывозивших породу) и в других местах.
Но сами авторы конструкции признают, что широкого рас пространения эти нейтрализаторы не получат. Они тяжелы, громоздки, раствор приходится ежедневно менять, а химиче ские реагенты дороги. Не только легковые машины, но и по давляющее большинство грузовиков не смогут ими воспользо ваться. Они привьются лишь там, где отсутствие нейтрализа тора «смерти подобно» — в шахтах, при прокладке тоннелей, в р»азрезах, где добывают полезные ископаемые. Для массово- •го автомобиля нужно иное.
Это «иное» — дожигатели, в которых выхлопные газы сме шиваются с воздухом и окисляются до воды и углекислого га за. Конструкций их разработано немало, но всем свойственны те или иные недостатки. Простые и дешевые системы «Форд» и «Дженерал моторе» работают хорошо только при больших оборотах двигателей, то есть именно тогда, когда содержание вредных соединений в выхлопе и без того незначительно. На холостом ходу температура выхлопных газов снижается, и окисление идет гораздо хуже. Кроме того, эти дожигатели не справляются с окислами азота. Более эффективные, но зато и более сложные дожигатели французской фирмы «Окси-Франс» нуждаются в таком дорогом металле, как платина: он исполь зуется там в качестве катализатора процесса, а без него окис ление угарного газа и разложение окислов азота вообще не идет. Попытки заменить платину иными, более дешевыми ве ществами пока не увенчались успехом 1 .
Во многих странах разрабатывают присадки к бензину, ко торые бы резко снижали содержание пестревших веществ в выхлопе. Насколько значительны здесь успехи химиков, по казывает случай во время испытаний экспериментальной при садки Ф-310. Надув резиновый шар выхлопными газами дви гателя, работавшего на обычном бензине, мотоциклист надел шар на трубу, идущую к мотоциклетному мотору, и проехал на этом необыкновенном горючем почти .полкилометра — на столько велика была концентрация несгоревших остатков бен-
1 Книга уже была сдана в производство, когда журнал «Отомотив иидастриз» (США) объявил, что фирме «Юниверсал Продакт» удалось создать нейтрализаторы на алюминиевой основе. Впрочем, журнал осторожно до бавляет, что представители химической промышленности отнеслись к за явлению фирмы .скептически.
зина в выхлопе. После того как в бензин добавили Ф-310, гон щик не смог даже завести мотор своего мотоцикла: содержа ние окиси углерода и углеводородов в газах упало до нуля.
Некоторые конструкторы считают, что нужно вообще отка заться от бензина, заменить его горючим газом типа пропана. Газ сгорает более полно, нежели бензин, и выхлоп становится намного чище. К сожалению, сжатый газ требует тяжелых и громоздких баллонов, ложащихся на машину мертвым гру зом, а жидкий нуждается в специальных сосудах с двойными стенками, и несмотря на это, беспрерывно испаряется и уле тучивается, так что его запасы приходится все время попол нять. Это не бензин, который вы залили в бак и о котором больше не нужно заботиться. Поэтому, несмотря на известные заманчивые достоинства газа, некоторые специалисты отно сятся к разработке газовых автомобилей скептически. Тем не менее о газовых автомобилях в последнее время заговорили всерьез.
Большие перспективы, судя по всему, открываются перед конструкторами дожигателей и присадок к бензину. Возмож но, что совместными усилиями им удастся превратить нынеш ний автомобиль в совершенно безвредную вещь. Однако раз даются и другие голоса, призывающие махнуть рукой и на карбюраторный, и на дизельный моторы и заняться разработ кой совершенно новых двигателей, например, газовых турбин.
Но они не украдены с самолета...
Действительно, эти родственники реактивных авиадвига телей в последние годы все больше привлекают внимание ав томобилистов. Работы над газовой турбиной идут давно, уже лет пятнадцать, но до самого последнего времени она проиг рывала в соревновании с традиционными моторами. К сча стью, у конструкторов есть из чего выбирать в своих поисках: известно больше двух десятков различных схем построения газотурбинных двигателей применительно к автомобилю. И в журналах 1970—1971 годов уже встречались сообщения о ма шинах с такими дзигателями, подготовленными к серийному выпуску.
Самый простой двигатель — так называемый одновальний. Это означает, что его компрессор и турбина сидят на одном валу, к которому через корооку передач подключены колеса машины. Компрессор сжимает засасываемый воздух, далее в камере сгорания он смешивается с горючим, запальная свеча поджигает смесь, и горячие газы вращают турбину. У этого двигателя, однако, есть крупный недостаток: с ростом нагруз ки его обороты падают, и в конце концов он просто останав ливается. Поэтому он и не используется на автомобилях.
Более удобен двухвальный — по сути дела тот же одно-
4_ Закал 2283 |
49 |