Гелиопланы-транспорт будущего

Большинство разработчиков, учёных и просто любителей воздухоплавания находятся в явном недоумении. Успешный старт дирижаблей в начале 20-го века и резкий обвал интереса к этому виду транспорта необъясним с точки зрения здравого смысла. Что же произошло с развитием транспорта такое, что позволило вытеснить дирижабли из их экономической ниши. Полагаю, что прежде всего, успехи нефтехимии и развитие скоростной большегрузной авиации, имеющей двойное применение, то есть прежде всего военное. Массивный и медлительный дирижабль стал проигрывать и автомобилю и самолёту, не смотря на успешные бомбардировки Лондона в 1915 году, трансатлантические перелёты, насчитывающие десятки и сотни рейсов  с десятками пассажиров на борту, и даже беспрецендентное по своей лёгкости покорение северного полюса экспедицией Амундсена, просто свесившего ноги над полюсом и скинувшего в люк вымпел, а затем отправившегося пить кофе. Почти также баснословно комфортно проходил кругосветный полёт шестидесяти человек на прототипе «Гинденбурга», с сигарными перекурами на смотровой палубе. Кстати 40 часов до Токио дирижабль шёл в полном тумане и полёт проходил прекрасно. И всё же великаны неба остались не у дел.

Прошло сорок лет и в восьмидесятые годы 20-го столетия интерес к дирижаблям возник снова, объясняемый потребностями освоения Сибири и Крайнего севера. В более чем влиятельном журнале «ЭКО» за 1983 год появилась целая подборка статей по данной тематике. Все авторы сошлись на крайней экономической выгодности применения дирижаблей и их быстрой окупаемости. В частности кэн Ю.И. Сотников привёл следующие данные экономической эффективности дирижаблей в советских ценах:


Наименование транспорта    г-п, скор.      произв.    стоим.       Примеч.
                т      км-час     ткм-        коп-                час         ткм    
               
Вертолёт Ми-6                12 300    3600        114,0

Самолёт Ту-114                22,5  770   18700         19,4

Грузовик ЗИЛ-164         4 50     200          5,2

Дирижабль 450 тыс.кбм
(Диам.50 м, дл.250 м)       200 100   20000          1,4

Ж-д состав с электровозом
типа ВЛ-22М              2000 80 160000          0,3

Речной теплоход               330 26    8580          0,26

Морской турбоэлектроход
типа балтика              1220 37   45140          0,24

Трёхкорпоспусной гелиоплан   4000 200 800000          0,01     Доп-ние автора
 пост-перем объёма
диам. 80 м и дл. 800 м

Трёхкорпусной гелиоплан
пост объёма
диам.80 м  и дл. 800 м      4000 120 480000     0,03 Доп-ние автора




 Примечание автора:
В предыдущей статье «Воздушные поселения будущего» затронуты основы технологии строительства гелиопланов. Вкратце можно изложить следующее: гелиоплан представляет собой пенопластовую толстостенную трубу или восьмигранник (при строительстве из полос), выдавленную через фильеры соответствующего по размерам бака, в который для вспенивания полистирола подаётся гелий вместо воздуха. Оклеивание железной фольгой или напыление поверхности позволит снизить возможные утечки гелия, так как он не текуч через железо. В среднем корпусе похожем на карандаш применяются две поршневые камеры для закачки или откачки гелия в баллоны. Крайние корпуса представляют собой полые трубы с продольной секцией для сворачивания виниловых пузырей, заполняющих трубы при взлёте и наборе скорости. Затем пузыри скачиваются, оболочки втягиваются в продольную нишу и после автоматического закрытия крышек гелиоплан «становится на крыло».  В месте посадки действия повторяются. Пилоты-гелионавты находятся в выступающей остеклённой носовой части среднего корпуса, пассажиры-гелионавты или груз в средней части этого корпуса.

Автор не имеет данных по поводу себестоимости перевозок сегодняшнего дня, но разумный коэффициент рассчитать не сложно. Бензин в восьмидесятые годы прошлого века стоил 17 копеек за литр, сегодня он стоит порядка двадцати рублей за литр.
Соответственно условно принимаем коэффициент поправки в размере 100 крат.
Учитывая наибольшую заинтересованность советской власти в развитии удалённых областей, славящихся своим бездорожьем, по сравнению с руководством западных стран, то, естественно было бы ожидать, что за словами последуют дела. Однако этого не произошло, явно по причине закулисной и подковерной борьбы за власть между партийными гуппировками. То есть между сионистами, интернационалистами и националистами –почвенниками. Победили первые и явно взяли курс на уничтожение российской промышленности в угоду западу.

Однако сам по себе курс на сворачивание собственного сельскохозяйственного и промышленного производства и перенацеливание экономической жизни общества исключительно на распродажу и истощение сырья, всё же с неизбежностью должен поставить вопрос дальнейшего освоения месторождений Крайнего Севера с учётом континентального шельфа и самых удалённых уголков Сибири и Дальнего Востока. А это приведёт к пристальному вниманию к всепогодным круглогодичным воздушным перевозкам. Предположим, нам надо установить морскую платформу среди ледяных полей Ледовитого океана, крупнейшие узлы которой составляют сотни тонн. А впоследствии привозить на эту платформу многочисленную смену, составляющую десятки и сотни человек с запасами продовольствия. Вот здесь то и может помочь всеядный перевозчик в лице гелиоплана, являющийся своеобразно помесью самолёта, дирижабля и вертолёта.

Но это должно быть только началом. По сути воздушные исполины грузоподъемностью от 500 кг до 8000 тонн и длиной от 30 до 1000 м должны будут заменить собой корабли, поезда и самолёты, связав все населенные пункты России и мира в единую транспортную сеть без строительства дорог, обеспечивая лишь хорошие грунтовые площадки на окраине городов. Автофуры и грохочущие товрняки просто уйдут из нашей жизни. Земля освободится для легковых автомобилей.

Расходы на перевозку грузов c помощью гелиопланов, приведённые автором,  представляются на первый взгляд вымыслом. Давайте попробуем разобраться, так ли это. В качестве вводной задачи подумаем, почему же на крайне важной коммерческой и стратегической трассе Москва-Дон за двадцать лет нашей, мягко говоря, кривой демократии, так и не построена третья полоса. Возьмем для прикидки за основу стоимость одного квадратного метра асфальтового покрытия в советское время. Оно составляло порядка 100-140 руб за кв. метр. Соответственно четырехметровая полоса будет стоить 560 руб. за погонный метр дороги. Или 56 тыс руб. в расчёте на сегодняшние цены. Округлим цифру до 60 тыс. руб и получим стоимость одного километра трассы порядка 60 миллионов рублей или 2 миллиона долларов. Пожалуй, не будем опираться на цены при прокладке третьего транспортного кольца вокруг Москвы. Они явно завышены. 8 миллионов долларов за километр дороги вполне достаточно. На Западе строят именно за эти деньги. Это значит, что тысяча километров трассы обойдётся государству в 240 млрд.руб (это составляет треть ВВП нынешней разорённой России).

Что собой представляет коммерческая трасса? Она представляет грузопоток из 5 тысяч большегрузных машин (по 5 ед-ц на каждый километр дороги) будет доставлять со скоростью 60 км в час 50 тысяч тонн грузов примерно каждые сутки. То есть столько же, сколько 10 гелиопланов. Однако, с учётом большей скорости, гелиопланов потребуется в 2 раза меньше. Остановимся на проекте из 5-ти гелиопланов. Стоимость одного трёхкорпусного гелиоплана при цене 250 руб. за кубометр гелия вряд ли составит больше, чем 250х5000х1000х3=15 млрд. руб., то есть с учетом учетверения стоимости проекта на прочие материалы и оборудование, получаем цифру в 60 млрд. рублей. Получаем почти 4-хкратное снижение расходов и возможность окупаемости при использовании трассы по всей длине уже после затрат в 12 млрд. руб. При снижении грузоподъёмности в десять раз до 500 т гелиопланы будут окупаться уже после затрат в 100 млн. руб.

Что же должен представлять из себя гелиоплан?  Для удобства расчётов рассмотрим два варианта трёхкорпусных гелиопланов с выступающий средней частью.
Гелиоплан диаметром 8 м и длиной 100м будет являться конкурентом грузовику, так как его грузоподъёмность должна составить 5 т и скорость перемещении до 150 км-час. Гелиоплан диаметром 80 м и длиной 1000 м составит очень серьёзную конкуренцию и судам и поездам и автомобилям. Его грузоподъёмность может составлять до 5 тыс. тонн и более. Возможность применения несущего крыла и пустотелых крайних корпусов с убираемыми внутрь надувными пузырями позволит после набора высоты и поворота двигателей развивать скорости до 200 км в час из-за снижения удельного сопротивления воздушному потоку почти втрое. Это позволит потеснить из экономической ниши и суда и поезда и самолёты. Не говоря уже о вертолётах с их запредельной ценой перевозок.

Некоторые авторы считают, что авиатранспорт сегодня расходует до 40 % топлива, обеспечивая около 2 % мировых перевозок. На лицо не только экономический, но и экологический вред. То есть убийство атмосферы!

А теперь давайте немного помечтаем. Попробуем использовать солнечные батареи и с помощью их разложим добытую в полёте из о б л а к о в воду на водород и кислород. Установив на гелиоплан водородные дизели, мы получим в выхлопе чистую воду, которая тут же вернётся по пути следования корабля в воздушный океан. Существующие плёночные солнечные батареи обеспечивают  0,2 квт-часа с 1 кв.м поверхности. Гелиоплан длиной 80 м и диаметром 8 м и грузоподъёмностью 4 т будет иметь площадь поверхности  около 2000  кв. м., что позволит получать за 6 световых часа в день в зимнее время 2400 квт-час. При получении водорода электролитическим путём расходуется 4 квт-час на 1 куб. м. То есть гелиоплан  получит 600 куб.м водорода. Установив маршевые электродвигатели, в дневное время можно будет летать на них, а в ночное на водородных дизелях. Фантастически чистый и экономичный вид транспорта просто не может быть отброшен. Явно за ним будущее.

Специалисты тут же могут привести примеры проектов самолётов с вертолётным приёмом посадки, но они вряд ли явятся соперниками гелиоплана. Они все равно не смогут обеспечить ту же безопасность полетов, что и гелиоплан и, соответственно, не смогут садиться в городской черте. Не говоря уже о вреде атмосфере.

Давайте представим себя на месте пассажира гелиоплана, улетающего в Кейптаун. Вы садитесь в московское метро и доезжаете до одной из крайних станций метрополитена. Время полночь, но вас это мало беспокоит. В полпервого ночи вы выходите на станции Домодедово и прямо с эскалатора поднимаетесь на скоростном лифте на крышу длинного небоскрёба. Купив билет, вы проходите в зал ожидания и через прозрачную крышу видите, как садится на ажурную кровлю воздушный корабль с номером вашего рейса. Причальные огни корабля и площадки сияют огнями, и на ваших глазах трёхкорпусный корабль начинает плавно замедлять ход. Его крайние пустотелые корпуса заполняются газовыми пузырями с виниловой оболочкой и гелиоплан разворачивает двигатели вертикально вверх. С мягким жужжанием они прижимают гелиоплан к посадочной площадке и корабль выдвигает длинные винтовые стержни, которые буквально ввинчиваются в гнёзда на посадочной площадке. Под корпусом центрального восьмигранника откидывается сразу четыре трапа и чернокожие гости Москвы с улыбками и смехом выходят с вещами на посадочную площадку чуть более ста метров длиной. Двигатели гелиоплана останавливаются и гул компрессоров говорит вам, что несущие газовые пузыри скоро свернуться в боковые ниши.

Дождавшись приглашения, вы с вещами проходите внутрь воздушного корабля и, пройдя по центральному коридору, открываете дверь маленькой каюты примерно восемь с половиной метра в кубе. Надувная кровать и плетёные кресла находятся здесь. Вы отдёргиваете штору овального окна и с неудовольствием вглядываетесь в темноту. Наружная стена каюты наклонена, и вы ничего не можете видеть, кроме посадочной площадки. Включив плоский настенный телевизор, вы смотрите свой любимый диск с фантастическими боевиками и в этот момент чувствуете, что пол начинает покачиваться. Неприятного гула двигателей самолёта выруливающего на взлётную полосу вы не слышите. Лёгкий гул компрессоров, наполняющих газовые пузыри в крайних пустотелых корпусах гелием почти  не слышен из-за метровой толщи пенопласта. Неожиданно к вам в каюту стучится ваш сосед и приглашает к себе, чтобы вместе поднять бокал шампанского за удачный взлёт. Вы усаживаетесь в плетёное кресло возле наклонного окна и с удовольствием рассматриваете освещённую огнями ночную Москву.  Сосед рассказывает вам, что он уже летал в этом направлении, и ему очень понравилось удобство полёта и отдых на воздушном корабле. В наклонный иллюминатор вы видите, как гелиоплан набирает скорость и высоту и понимаете, что корабль убрал газовые пузыри и встал на крыло на высоте примерно два километра над землёй. Это уровень его коридора для полётов южном направлении. Гелиопланы летящие на север двигаются на высоте одного километра. Для гелиопланов восточного и западного направлений расписаны высоты в тысячу триста и тысячу семьсот метров соответственно. Возможность лобового столкновения таким образом практически исключена. Теперь задача пилота набрать скорость в двести километров в час, что при обтекаемой форме гелиоплана вполне возможно. Вас мучает легкое поташнивание из-за болтанки и воздушных ям, но сосед понимающе улыбается и из встроенной аптечки достает вам таблетки. Выпив таблетку, вы скоро забываете о неприятных ощущениях. Пожелав соседу доброй ночи, вы возвращатесь к себе и включаете краником наддув кровати, а затем проваливаетесь в глубокий сон.

Завтрак и обед в ресторане в вступающем носу корабля очень развлекает вас и вы с удовольствием осматриваете небо и землю вместе с пилотами, которые находятся прямо над вами. За сутки гелиоплан покрывает почти три тысячи километров и уже на следующий день вечером вы видите в иллюминатор окрестности Тегерана и выходите вместе с соседом на курительную палубу. Стюардесса не дает команду пристегнуть ремни, а на время зависания воздушного корабля приглашает вас на прогулочные палубы. Ими являются всё те же широкие трапы, распахнутые в небе, но защищённые специальной сеткой. Вы выходите с замиранием сердца на площадку трапа, и вам кажется, что вы стоите в небе над горными вершинами и ущельями. Бывалый сосед не спеша раскуривает сигарету и, довольно улыбаясь, выкуривает её полностью, пока корабль медленно повисает над городом и готовится к посадке.

На следующий день к вечеру, отдохнувший и просмотревший уйму фильмов и сыгравший несколько раз в бильярд и боулинг, вы выходите в столице Мадагаскра Могадишо и с удивлением узнаёте от соседа, что ночью отказал один из двигателей и гелиоплан сильно замедлил ход. Но с ближайшего грунтового аэродрома аварийный дирижабль доставил новый двигатель и в течение часа команда и аварийная бригада снимали его с крыла и  меняли, состыковавшись в воздухе. А затем гелиоплан с прежней скоростью продолжил свой полёт. Итак, за три дня вы с корабельными удобствами добираетесь до Кейптауна. После путешествия вам вручают значок гелионавта, который вы с удовольствием показываете потом родным и знакомым.

Давайте попробуем разобраться, где здесь вымысел, а где вполне разумная действительность, ожидающая нас лет через тридцать. Самые серьёзные возражения скептиков против исполинов неба-дирижаблей основаны на убеждениях, что они имеют очень высокий расход горючего из-за огромного аэродинамического сопротивления, а также неоправданная дороговизна полётов из-за постоянных утечек крайне дорогого гелия.

Попробуем сделать сравнительный расчёт грузового автомобиля и гелиоплана. Сечение грузового автомобиля грузоподъёмностью 10 т обычно составляет  2,5х4=10 кв.м , то есть удельное аэродинамическое сопротивление будет составлять 1кв.м на 1 т груза. Расход горючего составляет 100 л на 100 километров, из которых до 50 % приходится на аэродинамическое сопротивление. Остальные 50 % приходятся на сопротивление качению и преодоление силы тяжести.  Однако уже после скорости в 120 км аэродинамический расход горючего растет в геометрической прогрессии.  Однако если расход на  аэродинамическое сопротивление составит 0,05 л/кв.м с учётом коэффициента аэродинамического сопротивления 0,7 для профиля грузовика. Соответственно для профиля типа «ракета» данный коэффициент будет ниже в 7 раз то есть составит 0,1. Если удельный расход 0,05 разделить на 7 мы соответственно получим удельный расход для гелиоплана  0,007.

Гелиоплан грузоподъёмностью 10 тонн будет иметь объём 30000 куб. м и при длине 100 м площадь сечения всех 3-х корпусов 300 кв.м. Конечно, это в 30 раз превышает площадь лобового сопротивления автомобиля. Однако если удельный расход  0,007 л/кв.м умножим на 300 кв.м то получим всего 2,1 л на 100 км и на 10 т. Зная что расход топлива на преодоление лобового сопротивления воздуха удваивается при скорости более 100 км-час через каждые 10 км построим следующую зависимость:
100 км-час – 2 л
110 км-час – 2+4=6 л
120 км-час-  2+16=18  л
160 км-час – 2+256=258 л

То есть к расходу грузовика гелиоплан приблизится при скорости 150 км –час. Применив гелиоплан с двумя крайними пустотелыми корпусами расход топлива можно будет уменьшить в два-три раза и довести его до 258 : 3 = 86 л. То есть имея расход   в полтора раза меньше, гелиоплан имеет эксплуатационную скорость почти в 3 раза выше.  Получаем, что эффективность гелиоплана  выше в 4,5 раза. Для полноты картины рассмотрим также прибыльность полётов сверхмощного гелиоплана диаметром 80 м и длиной 1000 м. Его сечение для 3-х корпусов составит 15000 кв.м с уменьшением в полете за счет скачки полужестких крайних корпусов до 6000, грузоподъемность 5000 тонн при объёме 15000000 куб. м. Тогда его расход составит 6000:300х2,1=42 л на 100 км, но перевезёт он при этом не 10, а 5000 тонн грузов. А это баснословная прибыльность!

Однако скептики вряд ли отступят легко, ведь у них в рукаве припрятана козырная карта в виде объёма утечки дорогостоящего гелия. Попробуем без истерик просчитать и этот показатель.

Возможно, для приближённого расчёта мы можем опираться на общепринятый заводской норматив устанавливающий допустимые утечки природного газа при перекачке в месяц на уровне 0,5-2 %  от объёма перекачанного газа. При взлёте и посадке компрессоры гелиоплана объёмом 30000 куб.м и г-п 10 т должны перекачать около 20000 куб.м гелия  24 раза, что составит 80000 куб. м за рейс. Принимая оптимальное расстояние полёта для данного типа гелиопланов в 600 км, и установив крейсерскую скорость в пределах 150 км-час мы получим за 1 полёт 4 часа в пути, 4 часа под разгрузкой и погрузкой и  2 часа под техобслуживанием. Это значит, что один цикл составит 10 часов. А поскольку в месяце 720 часов, то мы получим 72 цикла в месяц.  Тогда месячный объём перекачки составит 80000х72=5760000 куб.м гелия при 11520 куб. м  утечек. При стоимости гелия порядка 250 рублей за кубометр мы получим месячные затраты в объёме 3 млн. рублей.  Поскольку за это время должно быть перевезено 720 т груза на расстояние 43200 км, то расход на тоннокилометр  получается 2880000:720:43200=0,093 руб. на тоннокилометр.
Из этого расчёта видно, что опасения скептиков не оправданы.

Кроме того, следует добавить, что вместо лавсановых оболочек можно применить внутренние пенопластовые цилиндры с напылением железа на стенки и туго притёртыми поршнями тоже из пенопласта для снижения утечек гелия. Можно предполагать, что такое решение для создания переменного объёма гелия внутри цилиндра, позволит снизить утечки в три-пять раз. Но, конечно, применение полнотелых крайних корпусов снизит эксплуатационную скорость гелиоплана до 100 км-час и снизит выгодность перевозок. Вдумчивый читатель сразу же заметит оплошность автора и удивиться, а почему это экономические показатели гелиоплана сравниваются с автомобильными. Ведь их надо сравнивать с показателями самолётного или вертолётного транспорта. Однако при таком сравнении эффективность гелиоплана будет выше самолётной в 5 и выше вертолётной раз в 50. Но и это ещё не всё. При работе двигателей на водороде полученным путём электролиза облачной влаги с помощью солнечных батарей все показатели гелиоплана станут просто сказочными.
Чувствуется, что настала пора строить гелиопланы. Их выгодность очевидна!

Выгодность транспортных потоков протяженностью на побережье Тихого океана можно рассчитать на основе следующих показателей:

Грузоподъёмность-Г( т )
Дальность пути-Д (км )
Расстояние между машинами в потоке-Р (км )
Скорость движения-С (км-час)
Удельный расход топлива-Т (л/т-км)
Капитальные затраты на строительство 1 полосы автодороги или одноколейной ж-д или речных каналов–К* (руб)  -примерно 40000 х10000 х1000=400 млрд. рублей … в полном смысле стройка на века!
Самолёт

Г х Д х Р х С х Т = 300 х 10000 : 10 х1000 : 2=1,5 х 100000000

Гелиоплан (дирижабль)

2500 х 10000 :2 х 200 : 0,2= 125 х 100000000

Грузовик

20 х10000 : 0,1 х 100 : 0,1 =20 х 100000000 +К

Тепловоз

2000 х 10000 : 5 х100 : 0,01=400 х 100000000 +К

Речфлот

2000 х10000: 0,5 х10 : 0.01 = 400 х100000000 +К

Разделив показатели на 100000000 получаем следующий ряд:

Речфлот -400 К :3=133 тк используется 4 мес в году!
Тепловоз-400 К
Гелиоплан-125
Грузовик-20 К
Самолёт-1,5

Для того чтобы завершить анализ транспортных потоков рассмотрим покупательные возможности мировых морских грузоперевозокдля России:
Белое море и Баренцево море-около 100 млн. покупателей сырьевой направленности, и замерзающее, к=0,3
Балтийское море-200 млн покуптелей сырьевой направленности, но замерзающее и контролируемое НАТО, к=0,5
Черное море-400 млн покуптелей смешанной направленности, но замерзающее и контрлируемое НАТО, к=0,5
Каспийское море-100 млн покупателей промышленной направленности.
Тихий океан-3 млрд покупателей промышленной направленности, но имеет замерзающие порты и частично контролируется Нато,к=0,7

Гелиопланы движутся в любом направлении без контроля!!!
Борьба за них это борьба за государственную независимость России!