Из механики известна расчетная схема, элементы которой работают на растяжение, обладающая уникальными возможностями: нагруженная до предела прочности материала, она способна нести еще большую дополнительную нагрузку, не разрушаясь.
Если взять струну, перекинуть ее через два блока и нагрузить до предела прочности усилием Т (рис. 1Л, а), то она не разрушится и при дополнительной нагрузке в середине пролета Р < 2Т за счет появления прогиба ус (рис. 1.1,6).
Такую конструкцию можно трансформировать в линейную схему большой протяженности (рис. 1.2, а), в которой роль блоков выполняют подвижные опоры J, а вместо грузов, имеющих вес Г, струна растянута усилием Т и закреплена в жестких опорах 4.
б)
| Рис. 1.1. Струнная блочная система: а —- без внешней нагрузки; б — с нагрузкой; 1 —- блок; 2 — струна; 3 — груз |
|---|
 |
Рис. 1.2. Струнная линейная система: а — с блоком на конце струны; б — с заделкой концов струны; 1 — блок; 2 — струна; 3 — шарнирная опора; 4 — заделка (анкер)
Анализ приведенных схем показывает, что при Р < 0,1 Т напряжения в струне с заделкой (рис. 1.2, б) превышают аналогичные напряжения в струне с блоками (рис. 1.1, б) всего на 0,1% , даже если в каждом пролете (в первом случае) будет находиться одна нагрузка Р. При менее нагруженной струне эта разница будет еще меньше. Такой разницей в инженерных расчетах можно пренебречь. А если Р < 0,017*, то это различие становится пренебрежимо малым — менее 0,001%.
Схема может быть использована в качестве основы для создания новых транспортных линий [39, 40, 41, 42, 43] (транспорт НТЛ) и модернизации традиционных мостов и путепроводов (автомобильные и железнодорожные мосты).
 |
| Рис. 1.3. Конструкция рельса-струны: 1 — головка; 2 — основная струна; 3 — корпус; 4 — дополнительная струна; 5 — заполнитель;6 — износостойкое покрытие; 7 — защитная оболочка струны |
Движение транспорта НТЛ осуществляется по путевой структуре, основу которой составляют два рельса-струны, выполненные особым образом (рис. 1.3). Струны 2 и 4 набраны из отдельных проволок или полос из прочного материала (например, из стали), натянуты усилием в несколько сотен тонн и установлены на легких опорах высотой
5...50 метров, размещенных друг от друга на расстоянии 20..Л00 метров (рис. 1.4—1.13). Запитка транспортных модулей электрической энергией осуществляется через колеса, контактирующие со струнами. Путевая структура НТЛ выполнена таким образом, чтобы рабочая поверхность (головка рельса), по которой движутся колеса транспорта, представляла собой гладкую поверхность без стыков ("бархатный путь"). Важно, что прямолинейность рельса не зависит от прогиба ус струны под действием веса модуля в промежутке между опорами. Несмотря на низкую материалоемкость, такая путевая структура, как показано в главах 2 и 4, будет не менее жесткой конструкцией, чем массивные автомобильные и железнодорожные мосты, т1к как ее прогиб под действием рабочей нагрузки (движущихся транспортных модулей) составит величину менее 1/1000 от длины пролета.
При скоростях движения свыше 200 м/с (720 км/ч) транспортную систему следует разместить в специальной трубе диаметром 2—3 метра, из которой откачан воздух. Труба может размещаться как над, так и под землей и под ведой на глубине 10—100 метров, чтобы не мешать судоходству и не подвергаться разрушительному действию стихии.
Транспорт НТЛ будет выгодно отличаться от известных видов наземного транспорта практически по всем критериям :
- является экологически чистым, так как потребляет электрическую энергию (запитка от существующих электрических сетей), будет практически бесшумным и не требует отчуждения значительной территории под строительство и эксплуатацию, что особенно важно как в промышленно развитых районах (не нарушается сложившаяся сеть транспортных, энергетических и иных коммуникаций, существующая застройка и т.п.), так и в неосвоенных районах (не будет нарушаться сложившийся биогеоценоз);
- имеет высокую пропускную способность (одна линия — до 1 миллиона пассажиров и до 500 тысяч тонн грузов в сутки), хотя будет рентабельным и при низкой интенсивности движения, порядка 1000 пассажиров в сутки (что объясняется невысокой стоимостью трасс и транспортных модулей);