Сказочная дорога

"Сказочная дорога"

В свое время в С.-Петербурге появилась брошюра со странным заглавием; "Самокатная подземная железная дорога между С.-Петербургом и Москвой. Фантастический роман пока в трех главах, да и то неоконченных". Автор этой брошюры, А. А. Родных, предлагает остроумный проект, с которым интересно познакомиться любителю физических парадоксов.

Проект состоит "в проведении 600-километрового туннеля, который должен соединить обе наши столицы по совершенно прямой подземной линии. Таким образом, впервые явилась бы возможность для человечества совершать путь по прямой, а не ходить кривыми путями, как это было до сих пор". (Автор хочет сказать, что все наши дороги, подчиняясь кривизне земной поверхности, следуют по дугам, между тем как проектируемый туннель пройдет по прямой линии – по хорде.)

Такой туннель, если бы его можно было прорыть, имел бы удивительное свойство, каким не обладает ни одна дорога в мире. Оно заключается в том, что любой экипаж в подобном туннеле должен двигаться сам собой. Вспомним наш подземный колодец, пробуравливающий земной шар. Ленинградо-московский туннель – тот же колодец, только просверленный не по диаметру, а по хорде. Правда, при взгляде на рис. 46 может казаться, что туннель прорыт горизонтально и что поезду; следовательно, нет причины катиться по нему в силу тяжести. Но это лишь обман зрения; проведите мысленно радиусы к концам туннеля (направление радиуса есть направление отвеса); вы поймете тогда, что туннель прорыт не под прямым углом к отвесу, т. е. не горизонтально, а наклонно.

В таком косом колодце всякое тело должно качаться, увлекаемое силою тяжести, вперед и назад, все время прижимаясь ко дну. Если в туннеле устроить рельсы, то железнодорожный вагон будет сам катиться по ним: вес заменит тягу паровоза. Вначале поезд будет двигаться очень медленно. С каждой секундой скорость самокатного поезда будет возрастать; вскоре она дойдет до невообразимой величины, так что воздух в туннеле будет уже заметно мешать его движению. Но забудем на время об этом досадном препятствии, мешающем осуществлению многих заманчивых проектов, и проследим за поездом дальше. Домчавшись до середины туннеля, поезд будет обладать такой огромной скоростью, – во много раз быстрее пушечного снаряда! – что с разбега докатится почти до противоположного конца туннеля. Если бы не трение, не было бы и этого "почти": поезд без паровоза сам доехал бы из Ленинграда в Москву. Продолжительность перелета в один конец, как показывает расчет, – та же, что и для падения сквозь туннель, прорытый по диаметру: 42 минуты 12 секунд. Странным образом она не зависит от длины туннеля; путешествия в туннеле Москва – Лениград, Москва – Владивосток или Москва – Мельбурн продолжались бы одинаковое время. Можно доказать еще и другое, не менее любопытное положение, относящееся к бездонному колодцу: продолжительность качания зависит не от размера планеты, а только от ее плотности.

То же повторялось бы с любым другим экипажем: дрезиной, каретой, автомобилем и т. д. Поистине сказочная дорога, которая, сама оставаясь неподвижной, мчит по себе все экипажи от одного конца до другого, и притом с невообразимой быстротой!

---

Взято из книги Я. Перельмана. Вопрос. Почему так не делают? Вроде же перспективно. Кстати, прилагаемый внизу рисунок - мой. В силу своих скудных познаний, мне думается, что такой вариант туннеля лучше, так как дуга опускается до самого конца, а не до середины, как по исходному варианту. В конце вероятно, придется все же поставить подъемник для грузов. Машины (вернее, безмоторные транспортные тележки) можно будет пускать в обратном направлении по аналогичному туннелю.

ИМХО, такой туннель быстро бы окупился в виду скорости перевозки, отсутствию расход на топливо и сложные машины. Единственная техническая трудность - осуществить торможение разогнанной до бешенной скорости тележки. Предлагаю два варианта. Подъем дуги туннеля или электромеханические тормоза на основе маховиков, запасающих энергию от кручения колес.

Агги, родной, ты чего?
Подсчитай, какая глубина залегания потребуется твоему туннелю.
Без силовых полей и нейтрониума ты безопасность такого инженерного сооружения не обеспечишь.

Взято из книги Я. Перельмана. Вопрос. Почему так не делают?

 

У тебя сама книга то на руках? Насколько я помню Перельман там и обьяснял почему так не делают .

У тебя сама книга то на руках? Насколько я помню Перельман там и обьяснял почему так не делают.

 

Да вроде вся статья вся переложена сюда. Самой книги у меня нет, только есть несколько статей из нее.

Подсчитай, какая глубина залегания потребуется твоему туннелю.
Без силовых полей и нейтрониума ты безопасность такого инженерного сооружения не обеспечишь.

 

Угол наклона не обязательно делать шибко большим, туннель не обязательно будет очень глубоко и не будет слишком протяженным. Хотя бы на уровне транспортных каналов под одним городом. Можно было бы разгрузить город от большегрузов, идущих транзитом. Лично мне в Питере они досмерти надоели.

м-да.... тут метро толком не достроят, а уже межгород тянуть собрались

Угол наклона не обязательно делать шибко большим, туннель не обязательно будет очень глубоко и не будет слишком протяженным. Хотя бы на уровне транспортных каналов под одним городом. Можно было бы разгрузить город от большегрузов, идущих транзитом. Лично мне в Питере они досмерти надоели.

 

Поехали, братишка.
Во-первых, дренаж? И устойчивость грунтов, если ты хочешь просто откачивать поступающую воду.
Во-вторых - вентиляция. Что бы ДВС могли работать под землей.
И водилы дышать.
Проще-дешевле создать магистрали в обход города.
А вот проблема городского транспорта - отдельный разговор.

Поехали, братишка.
Во-первых, дренаж? И устойчивость грунтов, если ты хочешь просто откачивать поступающую воду.
Во-вторых - вентиляция. Что бы ДВС могли работать под землей.
И водилы дышать.
Проще-дешевле создать магистрали в обход города.
А вот проблема городского транспорта - отдельный разговор.

 

Полл, ты принципиально не читаешь, то, что я пишу?! ;D Я писал о беспилотных тележках. Без каких-либо ДВС и без двигателей вообще. Она будет ехать самокатом - т.е. катиться под уклоном. Разверни мысленно дугу поверхности Земли в горизонталь, и ты увидишь, как туннель превращается в дугу с прогрессивным загибом к концу.

Грунтовая вода, ежели она пройдет через глубокую заморозку (да и вообще тут можно много чего придумать), самотеком уйдет по трубе. В которой, кстати, можно делать водостоки (две трубы - по внутренней едут тележки, а во внешней течет вода). Примерно так...

Чтобы они там не переворачивались, контейнер-тележка делается не колесиками-упорами по всем четырем продольным граням. Ширина туннеля достаточна для прохода контейнера, но недостаточно, для его опрокидывания или разворачивания поперек туннеля.

Полл, ты принципиально не читаешь, то, что я пишу?! ;D Я писал о беспилотных тележках.

 

Агги, это не ты писал?

Хотя бы на уровне транспортных каналов под одним городом. Можно было бы разгрузить город от большегрузов, идущих транзитом. Лично мне в Питере они досмерти надоели.

 

А если "тележки" - то глубина сооружения резво бурится .

Грунтовая вода, ежели она пройдет через глубокую заморозку (да и вообще тут можно много чего придумать), самотеком уйдет по трубе. В которой, кстати, можно делать водостоки (две трубы - по внутренней едут тележки, а во внешней течет вода). Примерно так...

 

Придумать можно много что. Но ведь на все это нужны затраты.
А насчет водостоков - при такой системе дренажа будут постоянно размыватся окружающие туннель грунты.
Придется под землей мосты строить .

Ну, Полл! НЕ ВИДАТЬ ТЕБЕ В НОВОСИБИРСКЕ МОИХ "ТЕЛЕЖЕК"! ;D

На самом деле, затраты на сопротивление все равно будут. Если делать по уму - то тоннель должен быть вакуумированным, и с магнитной подвеской. А там напрашивается линейный двигатель-генератор. Но главное - вакуумирование.
Я так понимаю, что для движения такой тележки достаточно уклона в 1%. То есть при 600-км хорде максимальная глубина залегания составит 300* 0.1 = 3 км - на уровне глубоких шахт.
Прорыть такой тоннель вполне реально. Однако время строитльства будет удручающим - 2.5 км Лефортовский тонель копали полгода, тоннель под Ла-Маншем - 50 км строили 5 лет. Этот будут строить не менее 20-30. Правда инвестиции понадобятся того же уровня что для Ла-Манша. Хотя... пожалуй, нет. Пожалуй, побольше - глубина - раз, и монорельс с вакуумной откачкой - два. Полученная экономия от уменьшения времени и энергозатрат на движение груза сьестся значительным увеличением стоимости эксплуатации тоннеля.

Собственно... а зачем нам вообще закапываться? В условиях отсутствия трения (магнитный подвес + откачка примерно эквивалентны этому) нам надо набрать ту же скорость, которая может быть набрана при падении с 3 км. Это примерно 200 м/с. Кинетическая энергия равна 200*200/2 = 20 кДж на килограмм транспортного средства. Или иначе говоря - нам надо иметь на килограмм транспортного средства приблизительно 0.5 грамма бензина - на тонну это будет 0.5 кг или 0.8 литра - примерно литр на 'типовой автомобиль' (удельная теплота сгорания 44 МДж на килограмм). Или же это эквивалентно 30 граммам литий-полимерной батареи (30 килограмм на тонну), содержащим тот же запас энергии. Затормозиться мы можем либо рекуперацией (тогда 70% энергии вернется обратно), либо просто переведя энергию в тепло.
По моему, энергозатраты настолько мизерны, что можно просто проложить трубу по поверхности (ну, с заглублением метров на 5, чтобы не создавать проблем наземному транспорту), и пустить в ней магнитоподушечные поезда на электротяге. Небольшое повышение стоимости эксплуатации, связанное с принудительным разгоном, будет окупленно КОЛОССАЛЬНОЙ экономией времени и денег при постройке тоннеля.

Взято из книги Я. Перельмана. Вопрос. Почему так не делают? Вроде же перспективно. Кстати, прилагаемый внизу рисунок - мой. В силу своих скудных познаний, мне думается, что такой вариант туннеля лучше, так как дуга опускается до самого конца, а не до середины, как по исходному варианту. В конце вероятно, придется все же поставить подъемник для грузов.

 

"Дуга", то бишь сквозной прямолинейный тоннель все же лучше. На заключительном этапе торможение вагона происходит само собой, под действием тяготения. Тогда не понадобится вот это:

Единственная техническая трудность - осуществить торможение разогнанной до бешенной скорости тележки. Предлагаю два варианта. Подъем дуги туннеля или электромеханические тормоза на основе маховиков, запасающих энергию от кручения колес.

 

Ну, а поскольку у нас существуют силы трения и сопротивления воздуха, как уже справедливо отмечено, вагон до конца не доедет. Тогда делаем тоннель с запасом, а в расчетной точке останова делаем подъемник. То есть почти как ваш проект но не совсем. Проблема с торможением будет решена.
Другой вариант - поставить таки небольшой (хотя это еще неизвестно - сопротивление воздуха со скоростью нарастает весьма) движок, чтоб силы сопротивления нейтрализовать.
На а вариант с вакуумированием и магнитной подвеской - вообще гуд. А если делать наземную трассу, то использовать дармовую силу земного притяжения не получится. Придется ставить движок для придания рабочей скорости.

Название топика подобрано очень точно: дорога "сказочная". В ближайшие 100 лет никто не будет рыть что-либо подобное. Причин назвали уже выше крыши, назову ещё одну.
Тормозить поезд придётся не в конце (там он и так остановится), а в начале и середине туннеля, иначе он разгонится до 700 м/с (2 Маха). Причём, тормоза нужны будут хорошие, ибо работать им придётся на всём пути, дабы не тормозить рывком. Соответственно, на второй половине пути поезд волей-неволей придётся разгонять. То есть, двигатели всё равно понадобятся. И ввиду этого выигрыш по сравнению с наземными транспортными системами будет слишком уж маленьким, чтобы осуществлять такой проект. Об окупаемости вообще можно не говорить.
А вот лет эдак через 500, когда все наземные трассы будут переполнены хотя не будем заглядывать в такое далёкое будущее.

Не нужны никакие двигатели - это основной смак, основная идея такого транспортного туннеля. Достаточно делать дугу с прогрессирующим к концу загибом!!!

В общем, нужен точный расчет под массу тележки (а она может быть разной взависимости от загрузки). С загибом дуги в самом конце не придется разгонять тележку в любом случае. На худой конец, если скорость велика, нужно делать тормоза. Можно делать клиновидные выступы или постепенное сужение канала: это будет вжимать шасси тележки внутрь, тем самым поднимая давление в гидроцилиндрах - а оттуда - на тормозные колодки.

А о более простом решении никто не подумал - заглублять дорогу настолько, чтобы не пришлось тормозить, а?

Не нужны никакие двигатели - это основной смак, основная идея такого транспортного туннеля. Достаточно делать дугу с прогрессирующим к концу загибом!!!

 

Увы увы - ты забыл про упоминавшиеся в начале, двигатели лифтов ;D
Если совсем абстрагироватся от деталей - эта дорога просто две горки со встречным уклоном. Подняли и скатили.
Техническая проблема именно в достижении отсутствия потерь - в этом случае нам даже перепад высоты будет не нужен - согласно первого закона товарища Ньютона ;D

А о более простом решении никто не подумал - заглублять дорогу настолько, чтобы не пришлось тормозить, а?

 

А чем твоё предложение не обычная наземная дорога? Нет, уклон-то сделать можно с учётом коэффициента трения, только подниматься-то всё равно придётся в конце...

Вот, посчитал на досуге некоторые вещи для прямого канала. Если не тормозить, то поезд разгонится до ~440 м/с (не 2 маха, но уже сверхзвук). Если мы используем обычный поезд, скорость которого от силы 55 км, то уже примерно через 3 км нашего тоннеля придётся его тормозить. Если тормозить мы будем тормозами то, во-первых, они страшно нагреются; во-вторых, нужно будет совершать работу на подъём. Из-за перепада высоты в ~9 км она примерно в 12 (!!!) раз превышает работу поезда Москва-Питер, идущего по поверхности Земли.
Есть идея кинетическую энергию поезда не гасить, а аккумулировать. Но и с этим проблем, думаю, немало.
А проблема дренажа тоже неслабая. Особенно интересно то, куда будут отводить воду. И сколько тратьть на это энергии.
Кстати, насчёт строительства автомобильных тоннелей (через горы, длина менее или около 1 км). Есть три варианта их рытья:
1) по прямой. Просто, экономия энергии, но та же проблема дренажа.
2) по дуге окружности с центром в центре Земли. Сложно рыть кривой канал, да и с дренажом не всё ОК.
3) по двум касательным к Земле с обоих концов, с перегибом посередине. Вода вытекает сама, рыть просто. Хоть и энергия машин тратится побольше.
На практике всегда (или почти всегда) роют по 3 способу. Дренаж - всегда проблема.
Другое дело - метро, там вроде роют по дугам. Хотя точно не знаю.

Насколько я знаю, скорость оборудования тоннелей метро ~1км/год. То есть время рытья, даже если рыть из нескольких точек, слишком уж большое...

Уважаемые, помогите. Читал в детсве фантастическое произведение о двух мальчиках, которые дружили с детства до глубокой старости. А фишка была в том, что один из героев придумал, как из воды производить вещество прочное, химстойкое и т.д. Так вот, в этой книжке описывалась та "сказочная дорога"

ваще это техномаразм - обычная ровная дорога ,
проложенная на равноудаленном расстоянии
от центра Земли (или по изограве ,а так-же
водная поверхность ) - при
отсутствии трения и аэродинамического
сопротивления ;D транспорт по ней тоже будет
двигаться без потребления энергии (и без всяких
ускоренийторможений ).... :o ::) ;D

ваще это техномаразм - обычная ровная дорога ,
проложенная на равноудаленном расстоянии
от центра Земли (или по изограве ,а так-же
водная поверхность ) - при
отсутствии трения и аэродинамического
сопротивления ;D транспорт по ней тоже будет
двигаться без потребления энергии (и без всяких
ускоренийторможений ).... :o ::) ;D

 

Я бы даже сказал, что в этом и есть главная фишка давно эксплуатирующихся обычных железных дорог -
их прокладывают пусть зигзагом, но с минимальными уклонами, что и позволяет локомотиву тянуть сотню вагонов. Заодно и аэродинамическое сопротивление преодолевает в основном паровоз

а морские суда идут ваще практически по
изограве (т.е. поверхности воды ) - поэтому
это самый экономичный транспорт ( в несколько
раз экономичнее ЖД) ... :o ::)

а морские суда идут ваще практически по
изограве (т.е. поверхности воды ) - поэтому
это самый экономичный транспорт ( в несколько
раз экономичнее ЖД) ... :o ::)

 

помимо прочего меньше скорости, отсутсвие/меньшая доля капитальных сооружений(пути) меньшая обслуга на ткм, использование более тяжёлых/более дешёвых топлив

и сопротивление движению в пару раз меньше ... :o