Вот задачка для 7-го класса средней школы: воду в количестве 1150 м3/с нужно поднять на высоту 100 м, чтобы перебросить через Тургайское плато. Какова же должна быть мощность насосов?
Один кубометр воды весит тонну. Это значит, мы должны поднимать в секунду 1150 т воды. Необходимую для этого мощность найдем по школьной формуле N = m x g x h/t.
Но это мощность идеальная, когда КПД всех механизмов равен 100 %.
Сделаем далее предположение о характере применяемой техники. Пусть воду в каналах поднимают насосы, которые закачивают ее в шлюзовые камеры, необходимые для прохода судов. В этом случае насосы будут распределены по каналу на большой протяженности, и их легче всего питать электричеством. КПД электродвигателя, вращающего насос, и самого насоса примем по 90 %. В действительности они могут быть и выше, но мы с вами опять для надежности берем наихудший вариант. КПД всей насосной установки составит 0,9 x 0,9 = 0,81. Тогда для определения расхода электроэнергии мы должны идеальную мощность разделить на КПД. В итоге получаем 1 400 000 кВт. Эту мощность в принципе можно взять от Единой энергосистемы страны (ЕЭС). Однако нет уверенности, что линии электропередачи в государствах Центральной Азии справятся с такой нагрузкой.
Возможно, для энергообеспечения канала придется специально строить электростанцию и специальную линию электропередачи. Для ее работы потребуется около трех с половиной миллионов тонн угля в год. Поэтому выбор для нее места — дело очень ответственное. Оно должно быть таким, чтобы затраты на доставку топлива и на строительство линии электропередачи получились как можно ниже.
Однако возможны и другие решения. Ведь, в сущности, нам нужна лишь механическая энергия для вращения насосов. Ее могут нам дать газотурбинные установки, созданные на базе авиационных реактивных двигателей. Их уже десятки лет выпускают серийно, и все это время они исправно работают на нефте- и газопроводах.
Газовые турбины, приводящие в действие насосы, могут работать и на природном газе, подаваемом по специальному трубопроводу вдоль канала.
Если применить, например, очень экономичные наземные газотурбинные двигатели НК-37, развивающие по 25–30 тыс. кВт каждый, потребуется около 2,5 млн т природного газа в год. Это совсем не много в масштабах страны — около 1 %.
Эти двигатели очень легки, весят 9,8 т вместе с рамой. Их могут перевозить автомобили и вертолеты. Строительство газотурбинных установок в 15–20 раз дешевле, чем тепловых электростанций. К тому же, в отличие от тепловых электростанций, для охлаждения им не нужна вода. Есть над чем подумать, но ясно: перекачка воды — проблема решаемая. Теперь о способе ее доставки.
В открытом канале вода по дороге частично испаряется и уходит в почву. У трубопровода потерь нет. Кроме того, трубы дают уверенность, что вода дойдет до потребителя без дополнительного загрязнения в пути.
И последнее. Трубопровод можно строить постепенно, пристраивая к нему по мере увеличения потребности в воде дополнительные параллельные линии. В этом случае затраты на строительство первой очереди будут предельно малы. Такой подход позволит, начав с забора из Оби небольшого количества воды, без риска проверить все сомнения экологов.
Так получилось, что мы сложили оду трубопроводу, но многие предпочли бы канал. По нему пойдут транспортные суда и пассажирские теплоходы. Он благотворно изменит климат на многие десятки квадратных километров вокруг. Близ него вырастут города…
Так что вам, дорогие читатели, есть над чем подумать. Мы ждем ваших предложений. Шлите их в Патентное бюро нашего журнала. Победителей ждут специальные призы.
А. ИЛЬИН
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
ЧУДЕСА «САНТА-КЛАУСА». Ныне на производстве электроники наибольшая доля затрат приходится на сборочные работы. Американские специалисты изобрели устройство, которое в перспективе обещает совершить новую индустриальную революцию. Речь о новейшем принтере с интригующим названием «Санта-Клаус». Пока он способен в буквальном смысле печатать отдельные транзисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Однако в будущем разработчики надеются с его помощью печатать сразу целые электрические схемы, а то и готовые электроприборы, отправив таким образом на свалку истории сборочные конвейеры.
Как сообщает британский журнал «New Scientist», ключевым узлом прибора является особый картридж. С его помощью «Санта-Клаус» способен методом напыления полимерного состава создавать трехмерную модель того или иного элемента. Однако на пути широкого внедрения новшества стоит одно препятствие. Пока выпускаемые «Санта-Клаусом» полимерные транзисторы работают гораздо хуже, чем их кремниевые «собратья», а готовая схема будет одноразовой.