Нетрадиционные виды транспорта

Содержание
Введение
Глава 1 Новые виды транспорта
1.1 Наземный транспорт
1.2. Воздушный транспорт
Глава 2 Нетрадиционные виды транспорта
2.1. Струнный транспорт
2.2. Пневмоплан
Глава 3 Транспорт и альтернативное топливо (энергия)
3.1. Переход на альтернативное топливо
3.1. Солнечная энергия
Заключение
Список литературы
Приложение

Виды   топлива  серии P представляют собой прозрачные  альтернативные   виды   топлива  с высоким октановым числом, которые можно использовать в транспортных средствах с универсальной топливной системой.  Топлива  серии P можно использовать в чистом  виде  или в смеси с бензином в любом соотношении путем простого добавления бензина в бак.
Большая заинтересованность в  альтернативных   видах   топлива  может быть обусловлен тремя существенными причинами: альтернативные  виды   топлива, как правило, дают меньше выбросов, усиливающих смог, загрязнение воздуха и глобальное потепление; большинство альтернативных  видов   топлива  производится из неисчерпаемых запасов; использование альтернативных  видов   топлива  позволяет любому государству повысить энергетическую независимость и безопасность.
3.1. Солнечная энергия
Обычно,  альтернативные  виды  топлива  создаются и изучаются, в основном, для автомобилей. Однако в последнее время наметился большой интерес к этому вопросу со стороны совсем другой отрасли – авиационной промышленности. Повышенное внимание, проявленное авиаторами, в свою очередь, подтолкнуло создателей биотоплива к активному обсуждению и исследованию экономической эффективности различных его видов, пригодных для авиационных целей.
На сегодняшний день, выброс в атмосферу углекислого газа авиационными двигателями составляет всего лишь приблизительно 1/9 от общего количества углекислого газа, выделяемого всеми имеющимися на планете автомобилями. Но, несмотря на это, защитники окружающей среды выражают активный протест против эмиссии углекислого газа, выделяемой и авиационными двигателями, в том числе. Дело в том, что выхлопы углекислого газа, производимые авиационными двигателями, попадают в верхние слои атмосферы, а, по мнению многих ученых, это наносит несравнимо больший ущерб окружающей среде. Плюс ко всему, авиационная промышленность развивается очень быстрыми темпами.
Швейцарская компания Solar Impulse представила публике готовый аппарат HB-SIA (Solar Impulse Alpha) – первый в мире пилотируемый самолет на солнечной энергии, способный оставаться в воздухе даже ночью. Детально конструкция уникального аппарата была разработана в 2007 году, но лишь теперь машина готова к эксплуатации.
Нужно отметить, что до этого уже существовали самолеты, способные поднять в небо пилота только за счет одной энергии солнечных батарей, размещенных на крыльях. Но они неспособны были провести в полете целую ночь. Кроме того, существуют солнечные самолеты, способные без посадки лететь в течение дня, следующей ночи и опять дня. Но это – беспилотные машины. А вот соединить все это было совсем непросто, ведь, к примеру, в полдень на каждый квадратный метр земной поверхности солнце обрушивает поток мощностью в 1 киловатт, а в среднем за сутки эта мощность составляет только 250 ватт на квадратный метр. С учетом площади крыльев (порядка 200 квадратных метров) и того, что КПД солнечных батарей и всяческих преобразователей составляет около 12%, получается, что средняя суточная мощность, доступная беспосадочному аппарату, – всего 6 киловатт. При этом машине нужно нести с собой немало аккумуляторов для ночного полета.
Но швейцарцам удалось создать принципиально новый аппарат: при размахе крыльев почти в 65 метров (как у большого аэробуса) HB-SIA весит всего 1,6 тонны, за что нужно благодарить углеродные композиты. В частности, углеродные панели машины достаточно прочны, чтобы противостоять воздушной стихии, при этом толщина их составляет десятые доли миллиметра. На крыльях машины расположились 10 748 солнечных ячеек и еще 880 таких же фотоэлектрических преобразователей заняли поверхность горизонтального оперения. Эти ячейки состоят из монокристаллического кремния толщиной всего 130 микрометров. Они являются частью самого крыла и способны гнуться в полете вместе с ним. Ночной полет этой машине обеспечивают литиево-полимерные аккумуляторы суммарным весом 400 килограммов.
Существует давний замысел кругосветного полета машины на солнечных батареях. Так вот, швейцарцы разработали новый самолет - HB-SIB, который должны построить в этом году. Самолет будет заметно крупнее и мощнее, с герметичной кабиной (у HB-SIA она негерметична) и лучшей авионикой, чем первый собрат. Именно на нем изобретатели и намерены в 2012м впервые перелететь Атлантику на энергии света, а чуть позже – обогнуть Землю.(12.)
К сожалению, кругосветный полет не получится беспосадочной. Технически Solar Impulse смог бы летать без остановки хоть месяцами, но все упирается в физические возможности пилота. Средняя скорость в таком длительном рейсе, если учитывать ночную фазу, проходящую на аккумуляторах, накопивших энергию за предшествующий день, составит 46 км/ч, а значит, вокруг земного шара удалось бы пролететь за 2025 дней. Между тем максимум для человека, не покидающего кабину и работающего почти без сна, – пять дней. Погода и автопилот позволят спать от 15 минут до 2 часов в сутки, поясняют авторы проекта. На деле ради большей безопасности, скорее всего, будут использоваться четырехдневные отрезки.
Электромобили, солнцемобили, солнечные велосипеды, электромоторные суда с солнечными батареями - все эти экологически чистые транспортные средства появились всего лет 15-20 назад. За прошедшие годы электромобили перестали быть редкостью. Они находят все большее применение, особенно в крупных городах, перенасыщенных автотранспортом. Что касается солнцемобилей, то сегодня их можно встретить на дороге очень редко: это все еще очень дорогое удовольствие. Солнцемобили в большинстве своем машины уникальные. В их конструкции используются оригинальные технические решения и новейшие материалы. Отсюда и очень высокая цена.
Солнцемобиль - это электромобиль, снабженный фотоэлектрическими преобразователями (солнечными батареями) достаточно большой мощности, в которых энергия света преобразуется в электрический ток, питающий тяговый двигатель и заряжающий аккумуляторы.
Конструирование солнцемобилей и испытание их в гонках постепенно оформились в новый технический вид спорта - брейнспорт. По сути дела - это состязания интеллектов создателей солнцемобилей. На них отрабатываются параметры транспортных средств будущего. Чтобы солнцемобиль с максимальной мощностью солнечных батарей и электромотора всего 1,5-2 кВт мог соперничать с автомобилем, необходимо использовать самые легкие и прочные конструкционные материалы, высокоэффективные системы электропривода, последние достижения аэродинамики, гелио - и электротехники, электроники и других наук.
Неудивительно, что в Австралии - одной из самых солнечных стран в мире, уже несколько лет подряд проходят весьма необычные гонки Global Green Challenge по маршруту от Дарвина до Аделаиды (то есть через всю страну-континент с севера на юг). Неординарность этого мероприятия заключается в том, что в нем могут участвовать исключительно автомобили, работающие на солнечной энергии. Для этого соревнования группой студентов из университета Нового Южного Уэльса и был создан автомобиль под названием Sunswift IVy. Это уже не первый их проект в данной сфере. Предыдущие автомобили марки Sunswift также принимали участие в Global Green Challenge, но никаких высот там не достигли. А вот Sunswift IVy практически сразу после пуска на асфальт попал в Книгу рекордов Гиннесса. С первой же попытки установил новый мировой рекорд скорости среди автомобилей на солнечных батареях – 88 километров в час. Такой результат неудивителен, ведь все пространство в верхней части автомобиля Sunswift IVy занято кремниевыми солнечными панелями производительностью 1200 Вт (такая же мощность нужна для успешной работы тостера). Конечно, 88 километров в час ни в какое сравнение не идет со скоростью 1609 км/ч, достигнутой автомобилем Bloodhound и являющейся нынешним рекордом среди наземных средств передвижения. Но ведь в Sunswift IVy нет авиационного двигателя, как у его более быстрого «коллеги»: только солнечные панели, электромотор и энтузиазм создателей.(2. 25.) Так что вот она – реальная скорость света. Оказывается, это та скорость, которую может развить автомобиль, используя свет как топливо.
Специалисты полагают, что солнечный транспорт станет всерьез конкурировать с автомобильным, когда эффективность доступных по цене солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей) составит 40-50%. Пока же их КПД всего 10-12%. Чтобы солнцемобили с мощностью солнечных батарей 1,5-2 кВт догнали автомобили с двигателями в 100 раз мощнее, необходимо использовать легкие и прочные конструкционные материалы, эффективные системы электропривода, достижения аэродинамики, гелио - и электротехники, электроники и других наук. Конструкции транспортных средств будущего и отрабатываются на ралли солнцемобилей.
Однако существует гелиотранспорт, который, весьма вероятно, станет популярным и доступным в самое ближайшее время. Речь идет о маломерных судах, лодках, катерах, катамаранах, яхтах и других водных транспортных средствах, приводимых в движение солнечной энергией. Именно на воде задолго до появления электромобиля было испытано первое транспортное средство с электрическим приводом. В 1833 году лодка с двумя электромоторами и 27 гальваническими батареями поднялась по Неве на несколько километров. Принадлежала она работавшему в Петербурге немецкому инженеру Морицу Якоби. Но из-за низкой энергоемкости батарей эксперименты пришлось прекратить. (4.16.)
Сегодня суда с бензиновыми моторами есть практически на каждом водоеме. Они отравляют воду и воздух, своим ревом, выхлопными газами, вызывающей эрозию берегов сильной волной нарушают условия жизни обитателей рек, озер и морей. Дело дошло до того, что приходится ограничивать, а кое-где запрещать движение моторных лодок. Так что у электромоторных судов с солнечными батареями появился шанс стать им реальной альтернативой. Экологически чистые солнечные суда лучше других подходят для активного отдыха, спорта, рыбалки и туризма. Превратить в солнечный транспорт водное судно гораздо проще, чем машину: на палубе катера или лодки намного больше места для размещения солнечных батарей, чем в кузове автомобиля. Есть и другие плюсы. На открытых водоемах фотоэлектрические преобразователи не затеняются ни деревьями, ни домами, ни машинами и поэтому отдают больше энергии. Водному транспорту не приходится преодолевать затяжные подъемы и спуски, стремительно разгоняться и тормозить на светофорах, а значит, им нужно меньше энергии. У солнечного судна есть немало преимуществ перед парусным: плавание на нем гораздо меньше зависит от капризов погоды, удобно и то, что можно пользоваться электрическими средствами связи и бытовыми приборами.
Электромоторные суда на солнечных батареях не раз проходили испытания в длительных морских путешествиях. Например, сегодня спроектированный швейцарско-французской командой и построенный немцами уникальный аппарат TÛRANOR PlanetSolar (см. приложение рис. 7.) должен стать первым в мире судном, совершившим кругосветное путешествие на солнечной энергии. В этом 31-метровому катамарану должны помочь 537 квадратных метров солнечных батарей, генерирующих до 93,5 киловатта. Они питают литиево-ионные аккумуляторы, в свою очередь, дающие ток электромоторам. Моторы вращают винты из углеродных композитов. Причём диаметр их составляет почти два метра — заметно больше, чем у винтов, обычных для судна такого размера. Но погружены они в воду лишь наполовину. Такое решение обеспечивает маневрирование катамарана без традиционного руля.
Нужно отметить, что впервые в мире солнечное судно пересекло Атлантику в феврале 2007 года, но тот аппарат был куда скромнее по размерам. Это был катамаран Sun21, спроектированный и построенный швейцарской ассоциацией Transatlantic21, который стартовал из Испании в начале декабря 2006 года, успешно пересёк океан, используя для движения исключительно энергию солнечного света. Это был 14-метровый аппарат, несущий на крыше 60 квадратных метров солнечных батарей, а в трюме — аккумуляторы для продолжения движения ночью, стартовал 3 декабря. И вот, как сообщают члены экипажа судна в своём дневнике, 2 февраля 2007-го катамаран Sun21 стал первым солнечным судном, пересёкшим Атлантику, поскольку он прибыл в гавань Ле Марин (Le Marin) на Мартинике.
Идеальные погодные условия позволили Sun21 проходить до 107 морских миль в день, столько же, сколько проходят обычно парусные суда аналогичного размера. В обычные дни солнечная лодка выдавала по 83 мили (150 километров) в день. И даже в пасмурную погоду солнечные батареи давали ток, достаточный для подзарядки аккумуляторов, пишут путешественники. Швейцарцы отмечают, что преодолена половина из намеченного маршрута к Нью-Йорку.
Фотоэлектрические преобразователи энергии, химические источники тока и системы электропривода, используемые на солнечных судах, становятся все более эффективными. Они занимают совсем немного места, поэтому даже на небольших семейных яхтах можно разместить разнообразное дополнительное оборудование - от биотуалета до малогабаритной сауны. Это особенно привлекает привыкших к благам цивилизации путешественников. Солнечные суда почти бесшумны. На них разговаривают, не повышая голоса, слушают пение птиц, плеск волн и шум ветра, дышат свежим воздухом. Воспользоваться таким транспортом захочет каждый, кто любит совершать водные путешествия
Заключение
Опыт многих стран свидетельствует, что для динамичного развития экономики необходимо обеспечить опережающее развитие таких отраслей как  транспорт  и энергетика. В противном случае они могут стать тормозом на пути высоких темпов развития страны. Современные разработки новых транспортных систем позволяют существенно экономить топливо, сокращать время доставки грузов и пассажиров.
Транспорту  принадлежит важнейшая роль, так как транспортная связность обеспечивает национальную безопасность России, ее структурную целостность, в существенной мере влияет на динамичное развитие реального сектора экономики.  Создание  новых   видов   транспорта  необходимо для выполнения долгосрочных планов социально-экономического развития страны по инновационному сценарию, ликвидации существующей транспортной недоступности для почти 9% населения страны, обеспечения экологической безопасности жизнедеятельности в регионах проживания, а также для комплексного решения накопленных проблем в транспортной отрасли.  
В какой-то момент экстенсивное развитие того или иного  вида   транспорта  перестает удовлетворять потребностям экономики и заходит в тупик. Становится уже недостаточно незначительного увеличения скорости, дальности, некоторого роста грузоподъемности, повышения комфорта. И тогда появляются  новые   виды   транспорта. Важно отметить, что если в XIX веке традиционный  вид   транспорта  вытеснялся практически полностью, то в двадцатом и двадцать первом он сохранял определенный сектор перевозок, уступая другие сектора своим более современным конкурентам.
Сегодня существуют не просто новые технические решения, а совершенно новые подходы к организации инфраструктуры транспортного сообщения, основанной на транспортных средствах нового типа. Необходимо подчеркнуть, что развитие новых видов транспорта не означает отказ от развития существующих транспортных систем. Напротив, необходимо добиваться нового строительства и реконструкцию железных и автомобильных дорог, аэродромов, речных и морских портов и так далее. Ускоренное развитие инновационных транспортных средств позволит осуществить стратегический прорыв в транспортных технологиях. Именно такие проекты должны быть включены в планы НИОКР для получения различных форм государственной поддержки.
Список литературы
Иванчев И. А. Тенденции развития нового транспорта // Транспорт на альтернативном топливе. №1. 2010 г. С. 80.
Кришнитский. В. Т. Экологичность автотранспорта // Автомобильный транспорт. №7. 2010. С. 50.
Назаренко В.М., Назаренко К.С. Транспортное обеспечение внешнеэкономической деятельности. М.: Центр экономики и маркетинга, 2007. С. 250.
Пополов А.Н. «Солнечным» судам - счастливого плавания // Наука и Жизнь. 2008. №6. С. 36.
Троицкая Н. А. Единая транспортная система. М.: Академкнига. 2008 г. С. 308.
Чубуков Н. А. Транспортная система России. М.: Академия. 2009. С. 315.
URL. http://biostroy.siteedit.ru
URL. http://transport-law.ru
URL. http://forum.tr.ru/
URL. http://www.dp.ru
URL. http://www.eprussia.ru
URL. http://www.overroad.ru
URL. http://AutoSize.ru
Приложение
Рис. 1. Велотакси.
Рис. 2. Струнный транспорт
Рис. 3. Пассажирский вариант транспортного средства «Пневмоплан» для трасс «КИТ» скоростью 150-350 км/ч.


Рис. 4. Грузовой вариант транспортной системы «КИТ» скоростью 50-150 км/ч. (с целью нераскрытия ноу-хау конструкция пневмоплана и опорного пути - условная)
 
Рис. 5. Пассажирский амфибийный пневмоплан для трасс «КИТ» скоростью 75-200 км/ч.
 
Рис. 6. Исходная часть проект-плана самолета SELECT.
Рис.7. TÛRANOR PlanetSolar

40