Исследованы колебания СТЛ для случая, когда модуль упругости корпуса СТЛ мал, а материал наполнителя несжимаем. Получены формулы для максимального прогиба пролета при движении одиночной нагрузки и потока нагрузок. Исследуются колебания линии с учетом упругих и диссипативных свойств корпуса и заполнителя. Проведен анализ времени затухания длинных и коротких волн после схода нагрузки с пролета. Получены условия резонанса при движении потока нагрузок по линии со сплошным и разрезным корпусом.
В виде графиков представлены результаты расчетов динамического прогиба пролета при различных условиях движения нагрузок и различных значениях конструктивных параметров. Проведен подробный анализ полученных графиков, сделаны обобщения и сформулированы выводы.
Идея струнного транспорта зародилась у автора при работе над более грандиозным проектом — программой безракетного освоения космоса. Ему удалось найти единственно возможное решение, не противоречащее законам физики, где используется принцип барона Мюн-хаузена, который, как известно, вытянул и себя и коня из болота, потянув за косичку. Реализация этой идеи возможна, если центр масс космической транспортной системы совпадает с центром Земли, для чего она должна охватить планету в виде кольца. Вместо косички в ней будет использован магнитный подвес, а подниматься в космос можно будет с помощью центробежных сил, создаваемых движущимся вдоль конструкции ротором. Такова принципиальная схема общепланетного транспортного средства (ОТО. Вторая часть книги посвящена ОТС и обоснованию неизбежности индустриального освоения космоса в будущем с помощью безракетных систем. Описана конструкция ОТС, системы разгона ротора до второй космической скорости, динамика движения в атмосфере и в ближнем космосе. Проанализирована структура колец Урана и Сатурна, которые могли быть построены с помощью подобных технических систем. Рассмотрены и другие вопросы, которые обсуждались на первой Всесоюзной научно-технической конференции “Безракетная индустриализация космоса: проблемы, идеи, проекты”, проведение которой было организовано автором 26—28 апреля 1988 г. в г. Гомеле.
Обе части книги объединены не только общим авторством, но и тем, что СТС и ОТС являются струнными транспортными системами, т.к. их поперечные размеры малы в сравнении с длиной и они растянуты в продольном направлении до значительных усилий. Проект СТС появился как результат работы над эстакадой ОТС, создание которой является наиболее трудоемкой частью этого проекта, т.к. эстакада будет иметь протяженность в десятки тысяч километров и должна опоясывать Землю по одной из широт. Принципиальная схема ОТС по данной причине подвергалась критике со стороны многочисленных оппонентов. Стремление упростить и удешевить конструкцию эстакады привело к созданию линейной струнной системы, которую предлагается использовать в качестве путевой структуры наземного скоростного транспорта.
Серьезные исследования по проектам, описанным в настоящей монографии, в мире не проводятся. Об этом свидетельствуют результаты патентного поиска на мировую новизну по международным заявкам на струнные транспортные системы и анализ научных публикаций.
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. Савчук 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 рецензирование части 2 книги.
Глава 1
Основу любой транспортной системы составляет транспортная магистраль, по которой осуществляется движение транспортных модулей. Как правило, она является очень материалоемкой (автодорожное полотно, рельсовый путь, мосты, туннели, земляное полотно и т.п.), и затраты на нее определяют основную стоимость всей системы. Поэтому важно, насколько эффективно используются физико-механические свойства материалов в конструкции транспортных коммуникаций.
Из четырех видов напряженно-деформированного состояния материалов: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, — наиболее благоприятным, в смысле наиболее полного использования физико-механических свойств материалов, является растяжение. Это можно проиллюстрировать следующим примером. Останкинская телебашня, работающая на сжатие, автодорожный мост с пролетом 500 метров, испытывающий изгиб, и работающий на растяжение трос длиной в 500 метров, к которому подвешен груз в 100 тонн, имеют примерно одну и ту же длину и рассчитаны на примерно одинаковую полезную нагрузку. Однако материалоемкость последней конструкции в тысячи раз ниже, так как диаметр троса будет менее 10 сантиметров, в то время как и телебашня, и мост с таким пролетом имеют в поперечнике размер свыше 10 метров.