Технико-экономическое сравнение СТС целесообразно вести в сравнении с железнодорожным, автомобильным, воздушным транспортом и поездами с магнитным подвесом. Главными конкурентами СТС будут автомобильный к традиционный скоростной железнодорожный транспорт.
Во всех случаях технико-экономических сравнений большое значение должно придаваться удельному расходу электроэнергии на перевозки. Транспортные модули СТС имеют сравнительно низкий расход энергии. Это обусловлено целым рядом причин, основные из которых приведены в табл. 2.2. Высокий КПД двигателя, низкие потери энергии на движение (высокие аэродинамические качества и низкие механические потери при движении жесткого колеса по ровному жесткому пути) сделают транспорт СТС самым экономичным из всех существующих видов скоростного транспорта, имеющих такую же скорость движения.
Особенно следует учитывать изменение аэродинамического сопротивления с ростом скорости движения транспортных ссредств. При скорости 200 км/ч оно достигает 50%, а при 500 км/ч — превышает 90% общего сопротивления движению, тогда как при скорости 30 км/ч составляет примерно 5 %, а остальные 95 % — механические сопротивления. Полный расход электроэнергии экипажами СТС в открытой ат-
| Таблица 2.2. Сравнительный анализ аэродинамических и других энергетических качеств различных скоростных транспортных средств | ||
|---|---|---|
| Транспортноесредство | Причины, вызывающие ухудшение аэродинамического качества транспортного средства | Другие причины, вызывающие потери 1 энергии I |
| Транспортный модуль СТС- | Колеса, выступающие из корпуса (ширина колеса до 10 см, выступает из корпуса на 5—10 см — остальная часть колеса находится в закрытом пространстве). Удельная площадь внешней поверхности модуля , контактирующей с воздухом: 2—3 м2/пасс., 5—10 м2/ (1 т груза). | Деформация рельсовой струтшой| путевой структуры под действием! подвижной нагрузки (максимальная! относительная стрела прогиба пути равна 1 10~3—10~4). Потери энергии в подвеске! колес (благодаря высокой ровности| рельсового пути амплитуда колебаний! подвески будет в пределах 1—3 см).| Удельная масса конструкции модуля2: | 0,2—0,4 т/пасс.; 0,5—1 т/(1 т груза).! КПД привода: до 80—90%. ! |
| Самолет | Большое количество выступающих конструктивных элементов: крылья, закрылки, вертикальные и горизонтальные рули, двигатели и т.п. Большое число поперечных стыков на внешней поверхности из-за наличия: лючков, иллюминаторов, дверей, стыков отдельных листов в обшивке, заклепок и т.п. Удельная площадь внешней поверхности самолета: 5—10 м2/пасс., 20—50 м2/ (1 т груза). | Необходимость иметь подъемную силу, I на создание которой тратится много! энергии. Необходимость, с целью! создания импульса, отбрасывать назад с высокой скоростью и в большом количестве воздух или продукты горения топлива, что приводит к значительным потерям энергии (и создает серьезные экологические проблемы, особенно при движении в разреженных слоях атмосферы, где в основном и пролегают авиатрассы). Необходимость нести с собой топливо на весь путь движения (масса топлива превышает вес перевозимых пассажиров и соизмерима с весом транспортируемого груза), на что тратится значительная часть этого же топлива. Необходимость подниматься на высоту порядка 10 км, что требует дополнительного расхода энергии. Удельная масса конструкции самолета: 1 0,3—0,5 т/пасс., 2—5 т/(1 т груза). КПД 1 привода: до 30—40 %. | |
| * Характеризует удельные потери энергии экипажа на аэродинамическое сопротивление. | ||
| Транспортноесредство | Причины,вызывающие ухудшение аэродинамического качества транспортного средства | Другие причины, вызывающие 1 потери энергии | |
| Автомобиль | Большое число выступающих конструктивных элементов: широкие колеса, полностью открытые для набегающего потока воздуха, подвеска, привод на колеса, зеркала для бокового и заднего обзора, элементы охлаждающего радиатора, на которые должен набегать поток воздуха, “дворники” на лобовом стекле и др. Большое количество поперечных стыков на внешней поверхности из-за наличия: капота, дверей, багажника, фар, передних, задних и боковых стекол и др. Удельная площадь внешней поверхности автомобиля: 3—5 м2/пасс., 10—20 м / (1 т груза). | Деформации шины (относительная! величина деформации достигает! значения 10-). Деформация! дорожного полотна под колесом! (относительная стрела прогиба под! грузовым автомобилем равна 10”3— I 10~4). Потеря энергии в подвеске! колес (колебания подвески, даже на 1 ровной дороге, достигают 5—101 см). Близость поверхности полотна 1 к днищу автомобиля, что при! высокой скорости вызывает эффект | экрана, приводящий к увеличению 1 потерь энергии. Удельная масса | конструкции автомобиля: 0,2—0,51 т/пасс., 1—2 т/(1т груза). КПД привода: до 40—50%. |
| Скоростнойпоезд | Большое число крупноразмерных выступающих элементов: колесные пары, их подвеска, полностью открытые для набегающего воздушного потока и др. Значительное количество поперечных стыков на внешней поверхности из-за наличия: зазоров между вагонами, окон, дверей и др. Удельная площадь внешней поверхности поезда: 3—6 м2/пасс., 5—10 м2/(1 т груза). | Деформация рельсов и полотна под действием подвижной нагрузки (относительная стрела прогиба составляет 10~3—10 j. Значительные потери энергии в подвеске! колесных пар из-за большой массы подрессоренной части. Удельная масса конструкции поезда: 0,5—1 т/пасс., 0,5—1 т/(1 т груза). КПД привода электропоезда: до 70— 80%. |
| Экипаж на магнитном подвесе | Необходимость систем ма житного подвешивания экипажа к эстакаде, имеющих большие размеры, развитую поверхность и малые зазоры с полотном, в которые с высокой скоростью втягивается воздух. Большое число поперечных стыков на внешней поверхности из-за наличия: систем магнитного подвешивания и линейного электродвигателя, окон, дверей и др. Удельная площадь внешней поверхности экипажа: 4—8 м2/пасс., 10—20 м2/ (1 т груза). | Необходимость иметь магнитное подвешивание, на создание которого затрачивается значительное количество энергии. Большие потери энергии в системе магнитного подвешивания из-за изменения | воздушных зазоров в процессе! движения (КПД системы подвеши- | вамия критично к воздушному! зазору). Удельная масса конструкции | экипажа: 0,5—1 т/пасс., 2—5т / (1 т| груза). Возникновение реактивных! электромагнитных сил гопротивлекия 1 движению, зш чительно снижающих | КПД привода (до 40—50%).** | |
| * При скорости 500—600 км/ч из-за аэродинамического сопротивления “дворники” возьмут на себя до 5 кВт мощности двигателя, выступающее зеркало — до 10 кВт. | ||
2
Характеризует удельные потери энергии на разгон экипажа, торможение, подъем на высоту и др.