CC BY
95РАСЕ\Л№Г
Особенности функционирования маховичного движителя общепланетарного транспортного средства и общие требования к нему
Юницкий А.Э.
Беларусь г Минск доктор философии транспорта,
ООО «Астроинженерные технологии» и ЗАО «Струнные технологии»
Бабаян А.В.
Беларусь, г. Минск,
ООО «Астроинженерные технологии»
194
УДК 621
99
Конструкция привода ленточного маховика общепланетарного транспортного средства (ОТС) во многом схожа с устройством привода электропоезда на магнитной подушке. В обоих случаях используется гибридная система магнитного подвеса и линейного синхронного электродвигателя. Однако в силу целого ряда специфических требований и условий функционирования механизм привода ОТС намного уникальнее. ОТС имеет два независимо движущихся ленточных маховика, поэтому система магнитного подвеса и линейного электродвигателя дублируется. Для космических скоростей движения важно, чтобы ленточные маховики были изолированы в своих вакуумных каналах. Особенно сложным условием является способность корпуса и всех других линейных компонентов конструкции ОТС удлиняться в процессе полёта на 1,57 % каждые 100 км подъёма. Необходим поиск эффективных инженерно-конструкторских решений по бортовым системам энергообеспечения, рекуперации энергии, теплоотвода (охлаждение), а также по достижению электротехническими системами комплексной эффективности на уровне КПД 98-99 %. Кроме того, есть и другие специфические требования к конструкции ОТС, которые тоже разбираются в данной статье.
Ключевые слова:
линейный электродвигатель, ленточный маховик, магнитный подвес, общепланетарное транспортное средство (ОТС), сверхпроводимы/е магниты, системы! охлаждения, энергоэффективность.
Введение
С позиций фундаментальной физики самый энергоэффективный и экологически чистый геокосмический летательный аппарат должен использовать для выхода в космос только собственные внутренние силы. Единственный вариант соблюдения данного требования - кольцевая структура, охватывающая Землю в плоскости экватора, центр масс которой совпадает с центром масс Земли и не меняет своего пространственного положения при выходе на орбиту [1]. Корпус общепланетарного транспортного средства (ОТС) инженера А.Э. Юницкого [2] представляет собой тор, опоясывающий нашу планету в экваториальной плоскости (рисунок 1). Снаружи корпуса ОТС крепятся гондолы с грузом и/или пассажирами, а внутри размещены ленточные маховики, приводимые системами магнитных подвесов и линейных электродвигателей в движение в прямом и обратном направлениях.
Конструкция линейных приводов ленточных маховиков ОТС во многом схожа с устройством приводов электропоездов на магнитной подушке. Различают три схемы использования гибридной технологии магнитного подвеса и линейного синхронного электродвигателя [3].
Известны три гибридные технологии, одна из них -электродинамический подвес (EDS) со сверхпроводящими магнитами на борту подвижного состава. Данные магниты проводят электричество даже после отключения
источника питания, однако требуют криогенного охлаждения. Подвижной состав опирается на дорожное полотно, но отталкивающая сила магнитного поля формирует зазор, исключающий их контакт друг с другом. Такая система является самостабилизирующейся - при уменьшении зазора сила отталкивания магнитного поля возрастает и возвращает систему к прежнему зазору. Следовательно, технологии подвеса EDS не нужна никакая сложная электроника для обеспечения безопасного зазора, который может достигать значений в десятки миллиметров, как и не нужны бортовые аккумуляторные батареи для поддержания магнитного поля, в частности на остановках. На базе рассматриваемой технологии построены японские поезда JR-Maglev [3].
Существует ещё одна, пока не реализованная в коммерческой практике, разновидность технологии подвеса EDS - с использованием постоянных магнитов, не нуждающихся ни в электроэнергии, ни в криогенном охлаждении [3]. Постоянные магниты не обладают достаточной силой для левитации подвижного состава, однако их специальное размещение в так называемый массив Хальбаха позволяет сформировать гораздо более сильное магнитное поле, направленное не в обе, а в одну от массива сторону.
Известна также технология электромагнитного подвеса (EMS) с электромагнитами на борту подвижного состава, с помощью которых он подвешивается снизу
Рисунок 1 - Конструкция ОТС: 1.1 и 1.2 - ленточные маховики; 2.1 и 2.2 - системы магнитного подвеса и линейного электродвигателя;
3 - корпус; 4.1 и 4.2 - контейнеры с грузом [2]
к краям Т-образного дорожного полотна [3]. Недостатком анализируемой конструкции является то, что она не стабильна - при увеличении зазора сила притяжения падает, и без внешнего управляющего воздействия, создающего требуемую большую силу притяжения, система не может самостоятельно вернуться к необходимому зазору. Технология подвеса EMS нуждается в мощных бортовых аккумуляторных батареях на период остановок, чтобы обеспечить непрерывное питание электромагнитов. На базе данного решения построены поезда Transrapid, в частности Shanghai Maglev [3].
Системы линейного электродвигателя в поездах на магнитной подушке по технологиям EDS и EMS принципиально схожи - это синхронный линейный электродвигатель, потому что он допускает наличие относительно большого зазора, что обеспечивает КПД на уровне 95 % и выше. Дорожное полотно представляет собой обычный развёрнутый в линию статор, а опорные магниты обеих систем магнитного подвеса, размещённые на борту подвижного состава, одновременно работают в качестве якоря указанного линейного синхронного электродвигателя. Перед нами так называемая гибридная схема магнитного подвеса и линейного электродвигателя с улучшенными весогабаритными и энергоэксплуатационными характеристиками.
Однако в силу целого ряда особых требований и условий конструкция систем левитации и привода ленточного маховика ОТС будет гораздо более сложной и уникальной, чем у поездов на магнитной подушке.
Специфические особенности
маховичного движителя ОТС и требования к нему
В случае с ОТС система магнитного подвеса, как и привод поезда на магнитной подушке, призвана исключить контакт движущегося ленточного маховика с линейными компонентами конструкции ОТС, прежде всего со стенками вакуумного канала. При этом конструкция геокосмического транспортного средства длиной 40 000 км и массой около 40 млн тонн накладывает некоторые специфические требования.
Рассмотрим схематично фазы геокосмического полёта ОТС с экватора Земли на низкую экваториальную орбиту [3]. В ходе предстартового этапа геокосмического полёта, находясь на взлётно-посадочной эстакаде, ленточный маховик разгоняется до скоростей 10-12 км/с, превышающих первую космическую скорость (7,9 км/с). Созданная вращением вокруг планеты ленточного маховика подъёмная
сила направлена от её центра, т. е. вертикально вверх в каждой точке экватора, и должна превзойти силу гравитационного притяжения. Подобное превышение подъёмной силы (для упрощения приведено далее к каждому погонному метру длины ОТС) зависит от многих факторов: высоты дальнейшего подъёма (чем выше размещена орбита, тем большим должно быть превышение), КПД электроприводов ленточных маховиков и других предстоящих потерь энергии во время полёта (в частности, аэродинамического сопротивления на атмосферном участке движения и энергетических потерь, связанных со сбросом балласта и прочих изменений общей полётной массы). Указанные факторы наряду с другими условиями более подробно рассмотрены ниже. Для исключения непроизвольного подъёма корпус необходимо зафиксировать на эстакаде по всей своей длине специальными замками.
На первой фазе полёта (после одновременного открытия замков по всей длине эстакады) ОТС начнёт подъём на заданную высоту с закреплёнными на его корпусе гондолами, заполненными пассажирами и грузом. При этом диаметр тороидального корпуса ОТС будет увеличиваться в размерах - от начальных значений, равных экваториальному диаметру Земли, до конечных, равных диаметру околоземной орбиты, куда совершается полёт. Так ОТС доставит грузы на высоту, соответствующую размещению низкой круговой околоземной орбиты.
Непременным условием, при котором груз можно считать доставленным на круговую орбиту, является его движение вокруг планеты с первой космической скоростью, так как только в данном случае он становится искусственным спутником Земли и может быть там оставлен в свободном орбитальном полёте (состоянии невесомости). Именно поэтому в ходе второго этапа полёта ОТС ленточный маховик начинает тормозиться его линейным двигателем, перешедшим в режим генерации. Корпус ОТС с закреплёнными на нём грузами в то же время получает импульс в сторону движения маховика, плавно увеличивая скорость своего вращения вокруг планеты, пока не достигнет на заданной высоте первой космической скорости для указанной орбиты.
Первая и вторая фазы геокосмического полёта осуществляются одновременно по специальной программе согласно маршрутному заданию, которое составляется на каждый полёт с учётом весовой загрузки, внешних условий на атмосферном участке пути (температура воздуха, ветер, осадки и др.) и иных факторов. Возвращение ОТС на Землю выполняется в обратном порядке.
Ещё один (второй) ленточный маховик нужен для эффективной передачи импульса и момента импульса между ленточными маховиками и корпусом с грузами. Торможение первого маховика происходит благодаря его линейному двигателю, перешедшему в режим генератора.
В подобном случае высвобождающуюся энергию можно не сбрасывать в окружающуюся среду, а использовать для разгона второго ленточного маховика. Его ускорение в противоположном направлении обеспечит не только эффективную рекуперацию энергии, но и передаст двойной импульс на корпус ОТС с грузами. Таким образом будет достигнута максимальная эффективность и, как следствие, высокий общий КПД ОТС при совершении геокосмического полёта с Земли в околоземное космическое пространство с получением орбитальной скорости, равной первой космической скорости.
Масса двух ленточных маховиков должна быть достаточной, чтобы при начальных (полученных ещё на Земле) скоростях в 10-12 км/с, не намного превышающих первую космическую скорость, внутри ОТС возник необходимый запас энергии, импульса и момента импульса, требуемый для выхода на орбиту только за счёт внутренних сил замкнутой системы, без какого-либо силового взаимодействия с окружающей средой.
Учитывая космические скорости движения ленточных маховиков и недопустимость их трения о воздушную среду во время полёта ОТС в нижних плотных слоях атмосферы, они должны быть изолированы внутри вакуумных каналов с безопасным расстоянием до стенок.
Особенности функционирования, связанные с удлинением всех линейных элементов конструкции ОТС (корпус, система магнитной левитации, линейный электродвигатель и др.) на 1,57 % каждые 100 км подъёма над поверхностью Земли, налагают ещё одно существенное требование - конструктивно обеспечить возможность удлинения геокосмического транспортного средства до 6,5 % (для случая подъёма на околоземную орбиту высотой около 400 км). Принципиальным подходом к выполнению данного требования является линейная компоновка всей конструкции и систем ОТС с использованием сегментов двух видов: основных функциональных, стабильной длины (первый вид), которые с определённым шагом будут разделены специальными удлиняемыми модулями (второй вид), несущими кроме этого коммуникационные линии всех бортовых систем ОТС, включая линии энергетики и связи.
Наибольшую сложность для решения вопроса удлинения вызывают корпус ОТС, вакуумные камеры, системы магнитной левитации и линейного электропривода, а также ленточные маховики, являющиеся линейно-непрерывными по своей конструкции элементами и имеющие растягивающую силовую нагрузку. Значит, их удлинение обеспечивается или на основе упругих конструкций (сильфоны, плоские и тарельчатые пружины и др.), или благодаря подвижным сочленениям. Вместе с тем ленточные маховики могут быть
собраны без использования специальных удлиняемых сегментов и увеличиваться в своих линейных размерах только за счёт упругих свойств специальных материалов, в том числе сверхпроводящих композитов и постоянных магнитов. Что касается систем магнитного подвеса и линейного электродвигателя, то их сегментирование не представляется особо сложным, так как разделение на модули будет аналогично движению нескольких подвижных составов по общему круговому маршруту.
Принимая во внимание такие важные для любого летательного аппарата требования, как лёгкость и надёжность конструкции, наиболее подходящей системой магнитного подвеса и линейного электродвигателя для привода ленточных маховиков выступает технология самостабилизирующегося электродинамического подвеса EDS с использованием охлаждаемых до криогенных температур сверхпроводящих магнитов. Вместе с тем, учитывая, что приводимые в движение ленточные маховики движутся со скоростями, превышающими первую космическую скорость, и не могут применяться для размещения сложных систем, а прямая коммутация с ними невозможна, сверхпроводящие магниты с системой их криогенного охлаждения должны быть расположены на стороне корпуса ОТС, где размещены все без исключения бортовые функциональные устройства.
Исходя из гигантской кинетической энергии, заключённой в гиперскоростных ленточных маховиках массой в миллионы тонн, даже несмотря на заложенную в конструкцию ОТС самую высокую с позиций фундаментальной физики энергоэффективность, будут иметь место потери в электротехнических системах ОТС. Следовательно, важно обеспечить максимально возможную для современных электротехнических систем энергоэффективность с КПД, достигающим 99 % [4]. Подобное решение позволит довести до минимума удельные энергетические затраты, отнесённые к единице груза, и, соответственно, повысить энергоэффективность функционирования геокосмической транспортной системы, а также снизить себестоимость перевозок по маршруту Земля - Орбита - Земля. Тем не менее необходимо предусмотреть систему продуктивного тепло-отвода, так как неизбежны потери в электротехнических устройствах ОТС.
Потери в электротехнике вызваны в значительной степени перемагничиванием ферромагнетиков в переменном магнитном поле и складываются из потерь на гистерезис и вихревые токи Фуко.
Потери на гистерезис обусловлены необратимыми процессами перемагничивания, связанными с перестройкой доменной структуры вещества из-за отставания изменения намагниченности от изменения магнитного поля.
Именно поэтому только часть энергии, переданной внешним полем при намагничивании, возвращается при обратном процессе размагничивания, а невозвращённая часть магнитной энергии превращается в теплоту и теряется. Для уменьшения потерь на гистерезис следует использовать магнитомягкие материалы с минимальной величиной коэрцитивной силы.
Вихревые токи возникают в замкнутом проводящем контуре за счёт электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции. Для снижения потерь на вихревые токи подойдёт материал с повышенным сопротивлением, что достигается сборкой намагничиваемого элемента из тонких, изолированных одна от другой пластин, а также путём применения материалов с высокими показателями удельного сопротивления. При этом тепловыделение в ленточных маховиках должно быть полностью исключено ввиду невозможности их охлаждения при космических скоростях движения в окружении вакуума.
Величину тепловых потерь можно определить следующим образом. На круговую орбиту с первой космической скоростью необходимо вывести корпус ОТС с пассажирами и грузом. На взлётно-посадочной эстакаде, т. е. на поверхности планеты, корпус ОТС имеет скорость движения, равную линейной окружной скорости экватора, - 465 м/с, а на круговой орбите, например на высоте 400 км, - первую космическую скорость, равную 7725 м/с. К каждому килограмму массы, выведенному на данную орбиту, нужно подвести в процессе полёта кинетическую энергию в 29,7 х 106 Дж, или 8,26 кВт-ч. Тогда тепловые потери в количестве 5 % составят 0,413 кВт-ч/кг. В рассматриваемом примере погонная масса корпуса (с системами левитации, электроприводом с системой охлаждения, пассажирами и грузом, др.) составляет 500 кг/м, поэтому тепловыделение за время выхода ОТС в космос достигнет 206 кВт-ч/м. Для всего корпуса, имеющего массу 20 млн тонн, суммарное тепловыделение будет равняться 8,26 х 109 кВт-ч. Количество данной энергии огромно, поэтому потери в системе электропривода ленточных маховиков необходимо снижать.
В числе возможных технических решений по тепло-отводу рассматриваются различные варианты, однако наиболее перспективными видятся следующие два. Первый способ - охлаждение жидким водородом, в пользу которого также говорит потребность ОТС в ёмком источнике дополнительной энергии, так как в отличие от поезда на магнитной подушке у ОТС в полёте нет внешних источников, откуда можно забирать и куда можно отдавать электрическую энергию. Значит, после охлаждения электрооборудования водород будет использован в качестве источника энергии в бортовых электростанциях.
Кроме того, система теплоотведения может быть дополнена водяным охлаждением с последующим выбросом пара за борт. Второй вариант возможен потому, что ОТС всё равно будет брать в полёт балластную воду для её сброса в верхних слоях атмосферы, где системы магнитного подвеса и линейного электродвигателя как раз осуществляют активный переток энергий между ленточными маховиками, что и сопровождается появлением основных тепловых потерь в геокосмическом полёте. Верхние слои атмосферы нуждаются в такого рода выбросах, поскольку водяной пар поспособствует восстановлению озонового слоя планеты, что предусмотрено программой «ЭкоМир» [5].
Для увеличения теплоёмкости балластная вода может быть взята на борт в виде переохлаждённого льда (-200 °C). Нагрев каждого килограмма льда до 100 °C с двумя фазовыми переходами («лёд - жидкость» и «жидкость - пар») с последующим испарением израсходует 0,95 кВт-ч/кг энергии. Тогда для охлаждения ОТС необходимо 217 кг льда на каждый его погонный метр, что практически равно его грузоподъёмности (250 кг/м). Следовательно, в чистом виде такое решение неприемлемо. Жидкого водорода, охлаждённого до -257 °C и нагретого до тех же 100 °C, потребуется меньше, но ненамного - 146 кг/м. Однако с учётом его низкой плотности и большой массы криогенных систем хранения и применения водородная система охлаждения будет ещё массивнее водяной и превысит грузоподъёмность ОТС.
Из данного положения есть два выхода:
• повысить КПД электропривода ОТС до 98-99 %, т. е. снизить тепловыделение в 2,5-5 раз, что пропорционально уменьшит массу теплоносителя и системы охлаждения в целом;
• использовать в качестве охладителя атмосферный воздух по мере подъёма ОТС: до высоты 50 км и даже более - до 100 км. С высотой плотность воздуха и его температура снижаются. Например, на расстоянии 10 км от Земли плотность равна 0,414 кг/м3, а на высоте 50 км она уменьшается до 0,001 кг/м3 при температурном диапазоне -75... -20 °C. Схема охлаждения забортным воздухом требует такого режима подъёма ОТС, при котором основная окружная скорость корпуса, вплоть до 7,5 км/с, будет получена на атмосферном участке в течение примерно одного часа. Данное условие обеспечит приемлемое для пассажиров ускорение разгона - около 2 м/с2, т. е. на уровне ускорений при взлёте современных аэробусов. Именно поэтому вертикальная скорость подъёма ОТС должна сохраняться невысокой - до 100 км/ч. По мере набора линейной (окружной) скорости геокосмический летательный аппарат начнёт подниматься в менее плотные слои атмосферы,
что снизит аэродинамическое сопротивление при гиперзвуковых скоростях. К тому же у корпуса ОТС будет отсутствовать лобовое сопротивление, а боковая поверхность, выполненная соответствующим образом, станет линейным радиатором систем охлаждения. При необходимости разрежённый атмосферный воздух с помощью специальных гиперскоростных заборников может подаваться на борт ОТС для использования в системах охлаждения.
Есть ещё одна особенность тепловыделения во время выхода на орбиту гигантского летательного аппарата и функционирования его маховичного движителя. Объём выделяемой тепловой энергии непосредственно связан с потерями кинетической энергии и, соответственно, импульса и момента количества движения кольцевых элементов ОТС, охватывающих планету в плоскости экватора. При этом если общая кинетическая энергия всех линейных элементов ОТС равна кинетической энергии тела такой же массы, движущегося с первой космической скоростью, то ОТС будет находиться на данной круговой орбите в устойчивом равновесном состоянии. Если общая энергия будет уменьшаться, то ОТС станет снижаться, возможно, до падения обратно на планету. В случае её увеличения ОТС начнёт набирать высоту, вплоть до чрезмерного растяжения и разрушения.
Следовательно, во время подъёма ОТС в космос и обратного возвращения на Землю должен соблюдаться штатный баланс указанных характеристик линейных компонентов - корпуса, систем магнитного подвеса и электропривода, а также обоих ленточных маховиков. В свете сказанного все перечисленные элементы и являются на самом деле общим маховичным движителем ОТС, так как каждый из них имеет переменную во времени и не равную нулю абсолютную скорость движения относительно земного шара.
В данном случае возможны три варианта компенсации потерь энергии.
Вариант 1. Стартовый избыток кинетической энергии, импульса и момента импульса, достаточный для компенсации всех полётных потерь, в том числе с учётом изменения массы корпуса, связанной с функционированием систем охлаждения и сбросом (либо присоединением) балласта. Например, при чрезмерно быстром уменьшении суммарной массы ОТС (такое возможно при интенсивном сбросе за борт теплоносителя из системы охлаждения) нештатно увеличится скорость его подъёма, что может быть скомпенсировано забором на борт воздуха из атмосферы и его сжатия для повышения плотности или забором только сконденсированной влаги, содержащейся в воздухе.
Вариант 2. Выработка дополнительной электрической энергии на борту во время полёта. Основным требованием к бортовой электростанции в подобном условии станет минимизация тепловыделения, так как охлаждение ОТС и без того является основной проблемой его функционирования. Значит, использование тепловых электростанций, включая работающих на водороде, возможно только, если их КПД намного превышает 50 %. Проблема усугубляется ещё и тем, что кроме водородного топлива на борт ОТС в рассматриваемом случае важно будет брать и окислитель - кислород. При этом необходимая масса кислорода значительно (в восемь раз) превышает массу водородного топлива. Хотя для компенсации указанных выше потерь энергии, равных 206 кВт-ч/м, понадобится запастись на борту (из расчёта на каждый метр его длины) водородом - 8,85 кг/м, кислородом - 70,8 кг/м, когда КПД бортовой электростанции составит 70 %. Однако если кислород во время подъёма в космос будет забираться из атмосферы, то грузоподъёмность ОТС при прочих равных условиях увеличится на 2,8 млн тонн. Данное положение значительно улучшит технико-экономические характеристики ОТС (в частности, для выполнения такого же объёма геокосмических перевозок, равного 2,8 млн тонн, существующей ракетно-космической отрасли планеты нужна не одна тысяча лет). Вместе с тем точно такой же объём грузов и только за счёт повышения эффективности одной из систем ОТС будет доставлен в космос за один рейс - примерно за один час. Целесообразно также использовать компактные бортовые атомные электростанции, так как в процессе их работы не расходуется много топлива, и масса подобных энергетических установок будет на несколько порядков меньше, чем тепловых (с учётом массы топлива и окислителя).
Вариант 3. Использование разности электрических потенциалов в ионосфере по высоте атмосферы и вдоль экватора. Например, разность потенциалов между ионосферой и земной поверхностью составляет 200- 300 кВ. Земля и ионосфера выполняют роль обкладок конденсатора, который заряжается грозовыми облаками. Разность потенциалов и приводит к возникновению электрического поля атмосферы. При этом основные электрические явления - поляризация облаков и их взаимодействие с Землёй - происходят в тропосфере, т. е. в непосредственной близости к земной поверхности. Градиент потенциала электрического поля планеты по высоте атмосферы равен около 150 В/м вблизи земной поверхности и падает экспоненциально с увеличением высоты до 1 В/м и ниже (на высоте 30 км). В горизонтальном направлении также
существуют градиенты потенциалов, в частности между грозовыми облаками, однако они нестабильны и трудно прогнозируемы. Между Землёй и ионосферой течёт постоянный ток, дающий выходную мощность почти 400 МВт. Получаемая мощность генерируется солнечным излучением. Электрическая энергия, которая хранится и запасается в земной атмосфере, равна примерно 150 ГДж. Часть накопленной энергии и может быть взята для нужд ОТС во время полёта сквозь атмосферу [6].
Экваториальная полоса Земли во многих местах пересекается горными хребтами, выступающими на несколько километров над уровнем океана. Самые высокие препятствия на пути экваториальной стартовой эстакады ОТС -Восточно-Африканское нагорье в Африке (г. Килиманджаро. Высота над уровнем моря - 3460 м) и Анды в Южной Америке (г. Чимборасо. Высота над уровнем моря - 4691 м) [7].
Следовательно, экваториальной стартовой эстакаде и, соответственно, размещённому на ней в предстартовом состоянии ОТС необходимо обеспечить синусоидальный экваториальный профиль движения ленточных маховиков с большими радиусами кривизны, ориентировочно 1000-2000 км, независимо от того, выпуклая эта кривая или вогнутая. В противном случае высокие центробежные ускорения существенно увеличат стартовую нагрузку на магнитную систему левитации того ленточного маховика, который движется со скоростью около 10 км/с. При проектировании профиля экваториальной взлётно-посадочной эстакады в обязательном порядке важно предусмотреть переходные кривые между выпуклыми и вогнутыми кривыми с очень плавным изменением кривизны, а также с переходом радиуса через значение «бесконечность» (через прямой участок), чтобы исключить ударные нагрузки и резонансные явления в линейных элементах ОТС.
Следует проработать вариант конструкции ОТС и взлётно-посадочной экваториальной эстакады с механизмом «швартовых», которые позволят обеспечить жёсткое управление движением ОТС на отрезке времени от момента своего нахождения на ложементе взлётно-посадочной экваториальной эстакады и до начала отрыва (или касания при обратной посадке) своим корпусом самой выступающей части экваториальной эстакады. После этого корпус ОТС через определённое время приобретёт идеально округлую форму, «отшвартуется» и отправится уже в свободный полёт. Важно, чтобы процесс перехода синусоидальной формы линейного летательного аппарата в прямолинейную (точнее, в круг большого диаметра, превышающий размер планеты) не сопровождался значительными поперечными ускорениями, продольными и поперечными динамическими колебаниями, тем более резонансными явлениями.
В заключение необходимо отметить, что ОТС (в отличие от поезда на магнитной подушке) является летательным аппаратом. Причём самонесущим, опирающимся на самого себя, а не на воздух, как самолёт, или реактивную струю, выбрасываемую в окружающую среду, как ракета. Именно поэтому для ОТС, как и для любого летательного аппарата, критически важными считаются условия минимального собственного веса и высочайшей надёжности всей конструкции, а также каждой из его функциональных систем в отдельности.
Выводы
Все выявленные авторами специфические особенности конструкции ОТС требуют самых тщательных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). При этом поиск новых специфических особенностей конструкции и их конструкторско-технологическую проработку необходимо вести на постоянной основе.
Учитывая уникальность разрабатываемой астроинже-нерной технологии и труднооценимый уровень ответственности за принимаемые конструкторско-технологические решения, особое значение приобретают опытно-экспериментальные работы с созданием уже на начальных фазах
Ш 1 Г i 4- ■ :I "i
НИОКР малых прототипов ОТС. Вместе с тем проработанность конструкции и надёжность функционирования прототипов ОТС должны соответствовать уровню, присущему серийно выпускаемой продукции. Для этого предлагается параллельно НИОКР реализовать инвестиционный проект производства кинетических накопителей энергии с линейными маховиками различных диаметров. Сначала важно освоить накопители диаметрами в десятки и сотни метров, затем - километры и десятки километров, с тем чтобы, отрабатывая конструкцию и увеличивая её надёжность, постепенно наращивать рабочие скорости вращения линейных маховиков до значений первой космической скорости.
В настоящее же время быстрорастущий рынок кинетических накопителей представлен только небольшими системами с маховиками, вращающимися на оси, которые в силу своей малой энергоёмкости способны обеспечить лишь выравнивание перепадов сетевого напряжения, а также краткосрочное резервное электропитание. Кинетические накопители с ленточными маховиками по типу ОТС позволят создавать кинетические накопители больших энергий, а значит, смогут выравнивать суточные перепады энергопотребления и гарантировать рост нетто мощностей действующих энергосистем отдельных регионов и даже стран.
Литература
1. Юницкий, А.Э. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе: науч. издание /А.Э. Юницкий. - Гомель: Инфотрибо, 1995. - 337 с.: ил.
2. Юницкий, А.Э. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе: науч. издание/А.Э. Юницкий. - Силакрогс: ПНБ принт, 2019. - 576 с.: ил.
3. Поезда на магнитной подушке - транспорт, способный изменить мир [Электронный ресурс]. - 2014. - Режим доступа: https://itc.ua/articles/poezda-na-magnitnoy-podushke-transport-sposobnyiy-izmenit-mir/. - Дата доступа: 22.08.2020.
4. Электродвигатели [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/ motor/. - Дата доступа: 22.08.2020.
5. Программа «ЭкоМир» [Электронный ресурс]. - 2020. -Режим доступа: https://ecospace.org/images/programm. pdf. - Дата доступа: 11.09.2020.
6. Хрусталёв, Е. Атмосферное электричество / Е. Хруста-лёв // Энергетика и промышленность России. - 2017. -1-15 мая, № 09 (317). - С. 38.
7 Google Earth [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://earth.google.com. - Дата доступа: 14.07.2020.
