Международная Программа Магистральный грузопровод

   Технический очерк

     Друзья  земляне!



Предлагается вашему вниманию Международная Программа «Магистральный грузопровод Краснова» (Далее «Программа»). Программа предусматривает строительство принципиально новой грузовой транспортной системы, получившей название магистрального грузопровода Краснова (Далее «грузопровод»). Система предназначена для безостановочных перевозок сверхбольших объемов грузов (миллиарды тонн) на сверхбольшие расстояния (тысячи км). Программа ориентирована на решение задачи транспортного обеспечения мировой торговли между тремя основными промышленно развитыми регионами мира - Европой, АТР, США и Канадой. Россия – единственная страна, которая имеет с этими регионами общие границы. Иными словами, Россия находится в экономико-географическом центре мира. В этом состоит ее геостратегическое географическое преимущество.  Сухопутные транзитные перевозки через территорию России обладают многочисленными преимуществами по сравнению с морскими перевозками: они быстрее, безопаснее, дешевле. Реализация Программы позволит многократно ускорить мировой грузооборот, многократно снизить транспортные и финансовые издержки мировой торговли, позволит занять России центральное место в системе глобальных  перевозок.

В основе предложенной Программы лежит большое число научных, технических и технологических разработок. Их объединение позволило предложить уникальное решение для, казалось бы, не решаемой задачи по сверхдальней перевозке многих миллиардов, а потенциально нескольких десятков миллиардов тонн грузов в год. Для сравнения укажем, что отлаженная железная дорога способна за год перевезти груз общим объемом в 120 – 150 миллионов тонн. Очевидна недостаточность железнодорожной транспортной технологии для решения задачи глобальных перевозок.

Одной из базовых технологий, положенных в основу предложенной системы, является технология суперкомпозитного ячеистого строительства. Несколько лет назад была успешно завершена разработка нового класса конструкционных строительных материалов, названных суперкомпозитами Краснова. Эти материалы превосходят железобетон по всем основным физико-техническим характеристикам в десятки раз. На базе суперкомпозитов разработана ячеистая строительная система, в самом общем виде представляющая собой сборку из листовых суперкомпозитных элементов ячеистых структур. Указанная строительная система позволяет снизить ресурсоемкость строительства  в несколько раз (потенциально в десять и более раз) при одновременном многократном увеличении скорости и надежности строительства.   

Грузопровод представляет собой эстакадную транспортную систему. Транспортные эстакады имеют многочисленные достоинства:
• они не требуют значительных землеотводов, как, например, железная дорога или автомагистраль;
• они позволяют сгладить сложный рельеф местности за счет изменения высоты опор и избежать крутых спусков и подъемов;
• они позволяют проложить трассу там, где практически нет свободного, достаточного или подходящего места для дорог, например, в городах, в горах, в лесах, в болотах;
• они позволяют соединять пункты назначения практически по прямой линии, существенно сокращая длину пути по сравнению с другими транспортными магистралями.
Однако у транспортных эстакад есть два серьезных недостатка: в традиционных материалах (сталь или железобетон) они строятся очень долго, с большими сложностями и получаются очень дорогими

Эстакаду грузопровода планируется выполнить с помощью суперкомпозитной строительной системы. Опоры и пролетные конструкции будут собираться как единое целое из суперкомпозитных плоских листовых элементов в виде ячеистой структуры. Ячеистая структура опор сверху «плавно перетекает» в ячеистую структуру пролета, а снизу – в ячеистую структуру непрерывного по длине трассы распределенного фундамента. Такое решение обеспечит высочайшую прочность, сейсмостойкость, надежность и долговечность всего сооружения. Мокрые процессы на строительной площадке будут полностью исключены. Целесообразно роботизировать строительный процесс, поскольку он представляет собой листовую сборку и легко формализуется. Строительство может вестись круглосуточно и круглогодично. Строительство эстакады грузопровода необходимо вести одновременно во многих десятках мест вдоль трассы, обеспечивая доставку суперкомпозитных листов вертолетами или дирижаблями. Для скоростного суперкомпозитного ячеистого строительства это экономически оправдано.

Таким образом, путь грузопровода представляет собой эстакаду, возводимую в виде целостной ячеистой структуры без разделения ее на отдельные конструкции, с уложенными на нее рельсами. Сами рельсы предполагается выполнить в виде уголкового профиля, замоноличенного по всей длине в суперкомпозитный профилированный ячеистый брус. В свою очередь брус связан по всей длине с ячеистой структурой пролета. Это обеспечит неизменность геометрии пути на весь период эксплуатации, как самого рельса, так и всей транспортной системы. Шпалы в такой конструкции не нужны.

Подвижной состав грузопровода состоит только из мотор-платформ. Тяговый подвижной состав не предусмотрен. Мотор-платформа рассчитана на перевозку одного контейнера. Мотор-платформа представляет собой легкую стальную, стеклопластиковую или углепластиковую рамную конструкцию, две мотор-колесные пары, два аэродинамических пластиковых обтекателя на концах рамы, систему автоматического крепежа контейнера к раме, интеллектуальную систему бортового автоматического управления.

В отличие от железнодорожных вагонов, имеющих мощную силовую раму, через которую передаются тяговые и тормозящие усилия по всему железнодорожному составу, платформы грузопровода будут иметь легкую раму, рассчитанную только на удержание веса контейнера. Передачи тяговых и тормозящих усилий через раму платформы грузопровода не будет, т.к. формирование составов на грузопроводе не предусматривает сцепку вагонов между собой. По этой же причине на мотор-платформах будут отсутствовать сцепные устройства.

Мотор-колесная пара включает два колеса принципиально новой конструкции, два приводных асинхронных двигателя, работающих на переменном токе высокого напряжения, амплитудно-частотные регуляторы для управления частотой вращения двигателей и колес, аппаратуру канала радиоуправления регуляторами. При торможении асинхронный двигатель работает в режиме генерации, превращая  кинетическую энергию движения платформы с грузом в электрическую энергию и возвращая ее в сеть. Не только тяговое, но и тормозящее усилие благодаря мотор-колесам распределяется по всей длине состава грузопровода и оказывается очень эффективным. Длина тормозного пути отдельной платформы и всего состава при экстренном торможении может быть сокращена до нескольких десятков метров. Подчеркнем еще раз, что тягового подвижного состава, например, локомотивов, на грузопроводе нет.

Аэродинамические обтекатели предусматриваются для уменьшения аэродинамического сопротивления отдельных платформ, увеличения аэродинамического качества состава, экономии энергии в режиме скоростного непрерывного движения.
На грузопроводе предусматривается совершенно новая, скоростная, автоматизированная система погрузки и выгрузки контейнеров на специализированных терминалах. Это создает необходимость установки на платформах автоматического крепежа контейнера к раме. Он включает уловители крепежных элементов контейнера, устройство точного позиционирования контейнера на платформе, автоматические замки, исключающие их отпирание в процессе движения или при нештатной остановке платформы, оборудование и радиоканал контроля состояния замка.

Система интеллектуального бортового автоматического управления платформы включает несколько подсистем:
• подсистема измерения параметров движения мотор-платформы, включающая лазерные измерители расстояний, скоростей и ускорений;
• подсистема управления индивидуальным позиционированием между идущей впереди и идущей сзади мотор-платформами;
• подсистема управления совместным взаимным позиционированием всех платформ, входящих в состав;
• подсистема связи платформ межу собой;
• подсистема контроля позиционирования мотор-платформы в движущемся составе;
• подсистема контроля текущего технического состояния бортовых подсистем мотор-платформы;
• подсистема тестирования датчиков всех бортовых подсистем мотор-платформы;
• подсистема спутниковой и наземной многоканальной связи платформы с  системой управления грузопроводом.

Синхронизация частот вращения колесных пар по радиоканалу обеспечивает высокую точность скоростного режима движения. Применение амплитудно-частотного регулирования двигателями обеспечивает высокую точность управления скоростью вращения двигателей и колес и тем самым высокую точность управления взаимным позиционированием всех мотор-платформ в движущемся составе грузопровода. По этой причине нет необходимости в механическом, силовом позиционировании мотор-платформ по отношению друг к другу с помощью сцепок. Состав на грузопроводе представляет собой последовательность отдельных, не связанных между собой механически мотор – платформ. Связь между ними носит только информационный характер. Начало движения состава выглядит как одновременное, синхронизованное по радиоканалу начало движения всех мотор-платформ, входящих в состав. Торможение состава выглядит как одновременное, синхронизованное по радиоканалу торможение всех мотор-платформ. На каждой из мотор-платформ постоянно измеряется дальность до соседних с ней мотор-платформ и основные параметры их движения: скорость, ускорение и производную от ускорения. Интеллектуальная бортовая система управления формирует общий скоростной режим мотор-платформ и сглаживает колебания параметров их относительного движения.

Режим движения составов на грузопроводе принципиально отличается от режима движения на железных дорогах. Железнодорожное движение имеет скважность. Это означает, что между движущимися железнодорожными составами всегда имеется расстояние и соответствующий временной промежуток. Для составов на грузопроводе можно выстроить движение без скважности. Это означает, что если на магистральном пути грузопровода движется состав, то сразу после того, как он проследовал, ему в вдогонку можно отправлять следующий состав. Второй состав нагоняет впереди идущий и позиционируется по отношению к нему. Иными словами, два состава в процессе движения, не останавливаясь, сливаются в один состав. Очевидно, что первая мотор - платформа второго состава оказывается в середине нового, только что сформированного состава. По этой причине в составах грузопровода нет кабины машиниста, как и самого машиниста. Движение составов и всего грузопровода планируется осуществлять в полностью автоматизированном режиме. Итак, для магистрального грузопровода нет необходимости в установлении скважности движения.

Указанное наращивание составов, их слияние в один, все более длинный состав, не имеет принципиальных ограничений, кроме длины самого магистрального пути. Этим составы на грузопроводе принципиально отличаются от составов на железной дороге. Длина состава не железной дороге определяется и ограничивается множеством факторов, в частности, величиной тяги локомотива или сцепки локомотивов, крутизной подъемов на пути, скоростным режимом движения на перегонах. В любом случае, длина железнодорожных составов лимитирована прочностью рам вагонов и прочностью сцепок между вагонами, поскольку через них передается всему составу разгонное и тормозное усилие от локомотива. На грузопроводе длина составов от указанных выше факторов не зависит. Поэтому она может быть любой и измеряться десятками, сотнями и тысячами км. Итак, для магистрального грузопровода нет необходимости в установлении предельной длины состава.

Средняя скорость магистрального движения грузопровода составит 150-200 км в час. Если для оценки времени движения по территории России от европейской границы до тихоокеанского побережья взять расстояние в 9 - 10 тысяч км, то время непрерывного движения составит 45-67 часов.

Оценим производительность системы:

Длина 40-футового контейнера составляет 12 метров. Длина платформы с обтекателями составит  ориентировочно 16 метров. При скорости в 160 км в час каждый час будет проходить 10 тысяч платформ. За сутки  - 240 тысяч платформ, за год  - 87,6 миллиона платформ. При перевозке в одном контейнере 20 тонн получим общий вес перевезенного груза за год. Он составит около 1,75 млрд. тонн.

При разработке подвижного состава можно предусмотреть производство новых специализированных контейнеров с измененными размерами. При изменении габаритов контейнера – уменьшении длины и увеличении его ширины и высоты, можно увеличить объем контейнера и получить более высокую производительность грузопровода. Например, уменьшив длину в два раза и увеличив ширину и высоту в 1,6 можно увеличить объем на 28%. Длина платформы с обтекателями составит ориентировочно 8 метров. При скорости в 160 км в час каждый час будет проходить 20 тысяч платформ, за сутки  - 480 тысяч, за год – 175,2 млн. платформ. Если средняя плотность заполнения контейнера остается неизменной, то в новый контейнер войдет груз весом 25, 6 тонны. Общий вес перевезенного груза за год составит около 4,48 млрд. тонн.

Очевидны многочисленные  возможности увеличения производительности грузопровода, например:

• Увеличить поперечные габариты контейнеров;
• Увеличить наполняемость контейнеров;
• Увеличить скорость движения составов до 250 км в час и более;
• Увеличить ширину платформ и перевозить на ней два контейнера  рядом;
• Поставить сверху еще два контейнера и перевозить на одной платформе четыре контейнера.

Отметим попутно, что диаметры колес платформы, как и сама конструкция колес будут значительно отличаться от железнодорожных стандартов. Более того, колеса, вероятнее всего, не будут изготавливаться из стали. Достаточно поверхность качения сделать стальной. Кроме того, при необходимости, может быть изменено число колес на платформе, как по длине платформы, так и по ее ширине. Последнее замечание означает, что число рельсов может не равняться двум.

Наращивание производительности транспортной системы может происходить  по мере наращивания грузопотока. Объем потенциальных перевозок одной линии грузопровода в одну сторону составляет пятнадцать - двадцать миллиардов тонн груза в год.  В перспективе, при необходимости можно будет построить дополнительно еще один, два и более параллельных пути. Это означает, что любой рост мировой торговли в физическом выражении может быть обеспечен транспортными услугами грузопровода.

Финансовый оборот грузопровода составит  многие сотни миллиардов долларов. Создание транспортной системы между Европой и Азиатско-Тихоокеанским регионом уже на первом этапе вызовет увеличение ВВП России в пять и более  раз.

Для того, чтобы связать между собой все три мировых региона, предстоит решить задачу преодоления Берингова пролива, отделяющего два континента – Евразию и Америку. Это весьма непростая задача. Вариант строительства тоннеля под морским дном крайне затратный и долгий. Расчеты показывают, что на строительство тоннеля длиной около 100 км потребуется 20 лет и более 70 млрд. долл. Поэтому предлагается построить подводный плавучий тоннель на глубине 25-30 м. Это совершенно новая постановка задачи, решение которой возможно только с использованием суперкомпозитной ячеистой строительной системы. Сложные геологические, гидрологические, климатические, сейсмические условия, сложная ледовая обстановка, наличие морских течений создают, конечно, очень большие трудности при проектировании любого вида транспортного сооружения, тем более, подводного плавучего линейного сооружения очень большой протяженности. Но эта задача решаема за гораздо более короткие сроки и за гораздо меньшие деньги: 3-4 года и 12-16 млрд. долл.

Перечислим кратко основные элементы грузопровода, как системы:

• Магистральный путь по территории России между тремя основными регионами мира общей протяженностью более 60 тыс. км;
• Подвижной состав, несколько десятков миллионов платформ;
• Магистральные пути по национальным территориям, десятки тыс. км;
• Погрузочные и разгрузочные терминалы, сотни терминалов;
• Центральная АСУ и региональные АСУ;
• Национальные АСУ;
• Спутниковая система наблюдения, передачи данных и управления;
• Заводы для производства суперкомпозитов, более двухсот заводов;
• Заводы для производства подвижного состава, более пятисот заводов;
• Заводы для производства компонент подвижного состава, несколько тысяч заводов;
• Заводы по производству энергетического оборудования; несколько десятков заводов;
• Энергетические генерирующие мощности, сотни объектов;
• Заводы по производству электротехнического оборудования, несколько сотен заводов;
• Заводы для производства космических аппаратов и их компонент, несколько десятков заводов;
• Заводы по производству средств связи, несколько десятков заводов;
• Высшие учебные заведения для подготовки кадров, более трехсот ВУЗов и ПТУ;
• Специализированные проектные институты, десятки институтов;
• Специализированные НИИ, десятки институтов;
• Специализированные КБ, сотни бюро;
• Опытно-промышленные заводы, сотни заводов;
• Специализированные научно-производственные объединения, несколько десятков объединений;
• Специализированные строительные организации, сотни организаций;
• Специализированные транспортно-логистические компании, десятки компаний;
• Специализированные снабженческие компании, сотни компаний;
• Специализированные геологические, геофизические, топографические, гидрологические, метеорологические, изыскательские и т.п. организации; сотни организаций;

Для начала подготовки проекта столь крупной системы необходимо провести масштабные предпроектные работы. Перечислим основные задачи предпроектных работ:

• Детально определить состав системы;
• Детально определить состав и объемы проектных работ;
• Дать предварительную оценку стоимости и сроков создания системы;
• Дать предварительную оценку экономической эффективности системы;
• Дать оценку вида и масштаба требуемых производственных мощностей для изготовления всех элементов и компонент системы;
• Дать предварительную оценку стоимости и сроков создания производственных мощностей;
• Сформулировать перечень задач и наметить основные направления деятельности по созданию международной финансово-промышленной кооперации;
• Дать предварительную оценку социальной и международной политической эффективности системы;
• Определить состав исполнителей всех видов проектных и конструкторских работ, изыскательских, работ по развитию промышленной, строительной, инфраструктурной базы и т.д.
• Разработать предварительный план-график всех видов работ на стадии проектирования.