Техника - молодёжи 1966-05, страница 23

Г. СМИРНОВ, инженер

Рис. Л. Рындича и Ю. Макаренко

Земля катастрофически уменьшается а размерах. Еще в середине прошлого века она была столь велика, что, если верить Жюлю Верну, путешествие вокруг света за 80 дней даже невозмутимым англичанам представлялось делом весьма проблематичным. А сейчас кругосветное путешествие можно совершить всего за полтора часа. И тем не менее такое поразительное уменьшение планеты не только не угрожает существованию человечества, а напротив, делает его жизнь более удобной, более интересной, более насыщенной. Ибо речь идет, конечно же, не о физическом сокращении размеров Земли, а о колоссальных успехах транспорта за последние десятилетия. Советские люди нацелены сейчас на выполнение Директив XXIII съезда КПСС, где говорится: «Обеспечить рационализацию транспортных связей, экономически целесообразное распределение перевозок грузов между видами транспорта. Ускорить доставку грузов, сократить дальность перевозок и транспортные издержки».

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЗАНОН ТРАНСПОРТА

^ Сорьбу за скорость» считают обычно основным направле-

Инием развития техники вообще и транспорта в частности. И действительно, различные виды транспорта на земле, на море, под водой, в воздухе, в космосе как будто сорев-иуются в постоянном стремлении ко все более высоким скоростям. Однако за скорость приходится расплачиваться мощностью. В зависимости от сопротивления среды, от экономичности движителя, от веса и кпд двигателя и многих других факторов рано или поздно наступает момент, когдв плата за скорость становится чрезмерной. Если свести влияние асех этих факторов воедино, то должна, по-видимому, выявиться некая общая тенденция, своего рода универсальный закон транспорта, связывающий удельную мощность (то есть мощность, необходимую для перемещения единицы веса) с максимальной скоростью движения.

Попытка установить такую зависимость впервые была предпринята итальянцем Габриэли и американцем фон Карманом. Обработав огромный статистический материал, они для каждого вида транспорта построили кривую. Точный смысл ее таков: при существующем уровне развития техники экипаж данного типа при данной скорости требует мощности по крайней мере такой, которая указана на диаграмме. Правда, в своих расчетах Габриэли и фон Карман брали полную мощность, хотя часть ее отбирается на вспомогательные нужды и не идет на создание тяги. Кроме того, не совсем правильно принимать за основу для сравнения общий вес, в который, помимо полезной нагрузки, входит вес самого средства транспорта и топлива. Более точной мерой была бы мощность для перевозки только полезного груза.

Тем не менее даже такая диаграмма достаточно наглядно характеризует цену, уплачиваемую в единицах мощности за скорость, и позволяет быстро выяснить, находится ли данный вид транспорта на пределе экономических возможностей.

Уже при беглом взгляде на диаграмму становится ясно, что на малых скоростях выгоден морской транспорт, на средних — наземный, на высоких—в о э д у ш н ы й. Очень

хорошо видно также, что крупные суда выгоднее, чем мелкие. И это понятно: их смоченная поверхность увеличивается медленнее, чем водоизмещение. Однако уже при скоростях 50—60 км/час достигается предел, превышать который невыгодно из-за чрезмерного роста волнового сопротивления.

В кривых, относящихся к наземному транспорту, учтено влияние сопротивления качения, воздушное сопротивление кузова, вращающихся колес и внутреннее сопротивление передач. Здесь сразу же бросается в глаза огромный разрыв между автомобильным и рельсовым одиночным транспортом. Причина в том, что сопротивление качения пневматических шин гораздо больше, чем сопротивление качения стального колеса по рельсу. При скоростях 60— 70 км/час воздушное сопротивление у автомобилей становится равным сопротивлению качения, а дальше становится преобладающим. По-видимому, 200 км/час — разумный предел для скорости легковых автомобилей. Интересно, что у гоночных автомобилей потребная мощность растет медленнее, ибо здесь применяются более обтекаемые формы, в заездах используется полная мощность двигателей, более экономично работают колеса нв твердой поверхности высохшего соляного озера.

Что касается мотоциклов, то это довольно неэкономичный транспорт, ибо вращающееся колесо и мотоциклист обладают большим воздушным сопротивлением. Правда, у мотоциклов очень выгодное отношение полезной нагрузки к общему весу.

Ради любопытства рассмотрены и живые организмы: пешеход, велосипедист и лошадь с наездником. Интересно, что удельная мощность скаковой лошади оказывается такой же, как у линкора при одинаковых максимальных скоростях.

До сих пор мь'| говорили об одиночных средствах наземного транспорта, сознательно умалчивая о составных видах. Кривые диаграммы показывают, что удельная мощность автопоездов может снижаться вдвое по сравнению с одиночным грузовиком. Еще более удивительные показатели в этом смысле у железнодорожных поездов. При средних скоростях они оказываются рекордно экономичными, с ними здесь не могут конкурировать ни автомобили, ни дирижабли, ни тем более самолеты. Объясняется это тем, что воздушное сопротивление поезда гораздо меньше суммы сопротивлений его вагонов в отдельности. Кроме того, сосредоточение всей мощности в одном локомотиве позволяет использовать для привода более крупные и более экономичные двигатели. Наконец, у железнодорожных вагонов и локомотивов самое низкое из всех видов наземного транспорта сопротивление качения. Всего 2,3 кг достаточно для того, чтобы тонну веса на железной дороге мчать со скоростью 96 км/час. На грузовике для этого нужно уже 37 кг, а в авиации при скорости 300—450 км/час — 74 кг. По всей видимости, при средних скоростях железнодорожный транспорт надолго еще останется самым экономичным.

Самолеты становятся самым выгодным видом транспорта при скоростях выше 300 км/час. Их отличительная черта — необычайно высокая удельная мощность деже при такой скорости: практически не менее 90—100 л. с./т. Это результат того, что для поддержания самолета в воздухе необхо-

19