Большая энциклопедия техники

Бункер-поезд

Бункер-поезд – погрузочно-транспортный агрегат для погрузки, разгрузки и перемещения горной массы. В состав бункера-поезда входят узкоколейные секции с высокими бортами, соединенные шарнирно друг с другом. Эти секции имеют вид сплошного бункера-желоба, по его дну проходит конвейер, пластинчатый или скребковый. Конвейер распределяет по всей длине бункера-поезда горную массу. Емкость бункера-поезда 20—40 м3. Такие устройства появились в шахтах и карьерах в середине ХХ в. Их применение позволило устранить трудоемкие работы по перегрузке и разгрузке горной массы, загрузке вагонеток, что является очень эффективным. Такие бункеры-поезда используют для транспортировки полезных ископаемых или подсобных материалов, при проходке подземных горных выработок. Они различаются по своей конструкции. Есть бункеры-поезда конвейерные, со скреперным заполнением и разгрузкой; существуют также вибрационные секции, или секции с откидными днищами. Некоторые самоходные бункеры-поезда имеют специальные рабочие устройства для погрузки и разгрузки горной массы, или для движения поезда используются специальные различные локомотивы.

Восстановительный поезд

Восстановительный поезд – железнодорожный поезд, предназначается для восстановления железнодорожного пути, контактной электросети железной дороги, при стихийных бедствиях, при столкновении подвижных составов, для ликвидации последствий сходов составов и также для оказания пострадавшим первой медицинской помощи. Восстановительные поезда находятся в распоряжении локомотивных депо. Различие заключается в их мощности и оснащении. Существуют две группы восстановительных поездов. Восстановительные поезда первой группы имеют в своем оснащении подъемные краны. Их грузоподъемность более 60 т. Поезда второй группы имеют подъемные краны грузоподъемностью до 50 т. В составе восстановительного поезда находятся вагоны-гаражи, вагон-электростанция, вагон-пожарная установка, вагон-кладовая, в которой содержатся все необходимые в данной ситуации инструменты и материалы, санитарный вагон, пассажирский вагон, вагон-блок питания, платформы с рельсами и шпалами, тракторы, бульдозеры, автомашины, многотонные домкраты, тягачи с лебедками.

Восстановительный поезд имеет в своем оснащении подъемные и транспортные приспособления, противопожарные средства, сварочные устройства и приборы. Вагоны и платформы изготовлены из прочных сталей или сплавов. Вагоны имеют наибольшую грузоподъемность. Общие элементы, как у всех типов вагонов – ходовые части – колесные пары, тяговые приборы, тормозные устройства, обеспечивающие надежную работу поезда.

Восстановительный поезд находится в депо в постоянной круглосуточной готовности. К месту назначения он движется с момента вызова. Использование таких восстановительных поездов эффективно для обеспечения работы железной дороги.

Грузовой поезд

Грузовой поезд – поезд, состоящий из грузовых железнодорожных вагонов. Грузовой вагон имеет основные элементы: кузов, ходовую часть, тяговые приборы, тормоза. Ходовые части – это колесные пары, буксы рессорного подвешивания, объединяющие рамы и балки. С помощью ходовой части вагон движется по рельсам. Она обеспечивает безопасность движения, при данной скорости плавный ход, меньше сопротивление. Основание кузова – рама ходовой части, к ней прикреплены тормозные устройства. Для сцепления вагонов используется автосцепка. Тормоза используются для регулирования скорости движения и остановки поезда. Грузовые поезда оборудованы автоматическими и частично ручными тормозами. Основные характеристики грузового поезда: грузоподъемность вагона, коэффициент тары, объем кузова вагонов, удельная площадь – отношение площадей – полезной и пола. Тяжеловесные поезда имеют грузоподъемность 6000—10 000 т, достигают скорости до 120 км/ч. В их конструкции использованы высокопрочные стали и сплавы. Первые грузовые поезда с паровой тягой появились в Великобритании в 1825 г. В России в 1837 г. на Царскосельской железной дороге. Грузовые вагоны строились на Александровском заводе. Это были крытые платформы с центральной сцепкой, грузоподъемностью 8 т; в 1862 г. построили вагоны для перевозки продуктов; в 1872 г. – цистерны. В 1905 г. в России грузоподъемность была до 15 т. В конце XIX в. была усовершенствована конструкция кузова. С 1931 г. грузоподъемность достигала 20—60 т. Кузова вагонов делались с каркасом из металла. Известные в то время конструкторы тормозных устройств: Г. Казанцев, А. Матросов. В России до 70% грузооборота приходится на грузовые железнодорожные поезда. Современные грузовые вагоны различаются по своей конструкции, что зависит от характера перевозимых грузов. Есть вагоны универсальные, цистерные, специальные вагоны для перевозки продуктов и грузов, требующих защиты от погодных условий. Есть вагоны, перевозящие шлак, чугун, цемент, битум, спирты. Дальнейшее развитие грузоперевозок направлено на строительство вагонов большой грузоподъемности, снижение количества металла на изготовление, совершенствование тормозных устройств, ходовых частей, увеличение скорости и механизация погрузочных и разгрузочных работ.

Грузопассажирский поезд

Грузопассажирский поезд – железнодорожный состав, в который одновременно включены как пассажирские, так и грузовые вагоны, но для перевозки определенных грузов – почты, багажа, контейнеров и др. Как правило, грузовые вагоны составляют 1/3 состава. Как раз в составе самого первого поезда, пущенного в 1825 г. в Великобритании, и находилось 12 грузовых вагонов и 21 пассажирский вагон.

Современные грузопассажирские поезда имеют широкое распространение. И грузовые, и пассажирские вагоны имеют общие основные элементы: ходовые части, на которые установлен цельнометаллический кузов, тяговые приборы. Тормозные устройства автоматические и ручные. Грузовые вагоны цельнометаллические, изготовленные из прочных сталей или сплавов. Кузова пассажирских вагонов также цельнометаллические, но имеют места и условия для перевозки пассажиров. Но скорость такого грузопассажирского поезда ниже, чем у скоростных пассажирских. Такой поезд дольше задерживается на станциях для осуществления погрузочно-разгрузочных работ.

Дирижабль

Дирижабль – управляемое летательное транспортное средство (аэростат). Корпус дирижабля удлиненной формы, в носовой части тупой и к корме заостренный для лучшей обтекаемости. Корпус заполнен газом – водородом или гелием; стабилизаторы и кили неподвижны и расположены горизонтально и вертикально; рули высоты – подвижные, горизонтальные; рули управления – вертикальные; гондола, в которой размещаются экипаж, пассажиры, грузы, двигатели и оборудование. Характеристики дирижабля – объем и скорость. Скорость, как правило, небольшая – до 135 км/ч.

Первый аэростат был построен в 1783 г. во Франции, его назвали воздушным шаром, он был наполнен теплым воздухом. Французский ученый Ж. Шарль предложил наполнять шары водородом, превышающим подъемную силу теплого воздуха этого же объема. Полет шара проходил на высоте 3400 м, длился 2,5 ч и имел научные цели. В России первый полет на воздушном шаре был в 1803 г. в июле в Петербурге и в сентябре в Москве. Аэростаты стали использовать для научных исследований и военных целей, наблюдения физических явлений. Первый полет с исследовательскими целями в России в 1804 г. в июне длился около 3,5 ч на высоте 2500 м. В середине XIX в. использовали аэростаты с военными целями в Италии в 1849 г., в США в 1861—1865 гг., во Франции в 1871 г. В конце XIX в. появились управляемые аэростаты с воздушными винтами: во Франции в 1852 г., 1874 г., в 1880 г. в России был организован воздухоплавательный отдел Русского технического общества, и в 1885 г. в Петербурге – кадровая команда. Ученые, принимавшие участие в разработке конструкции аэростатов: Д. И. Менделеев, М. А. Рыкачев. В 1899 г. во Франции был совершен полет дирижабля со скоростью около 20 км/ч. В 1900 г. в Германии состоялся полет дирижабля жесткой системы Ф. Цеппелина, эта конструкция стала основной для дирижаблей, которые строились в начале ХХ в. в Англии, Германии, США. Широкое применение дирижабли нашли во время Первой мировой войны. Они использовались для наблюдения, разведки, охраны берегов, при сопровождении судов в море. В России в 1920-е гг. стали формироваться воздухоплавательные отряды и строиться дирижабли. В 1926 г. на полужестком дирижабле «Норвегия» Р. Амудсен совершил беспосадочный перелет через северный полюс на Аляску. В 1929 г. дирижабль «Граф Цеппелин» совершил кругосветный перелет за 21 день, со средней скоростью 177 км/ч. В 1930-е гг. дирижабли применялись для перевозки пассажиров из Европы в США, с научными целями и спортивными целями – на дальность и высоту полета. Во время Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. дирижабли и аэростаты использовались для разведки, корректировки огня орудий, отыскания минных полей в море, сопровождения судов. Но с 1960-х гг. эксплуатация дирижаблей прекратилась. Но в конце ХХ в. химическая промышленность стала выпускать новые пластические материалы для оболочек аэростата – они легки, прочны и устойчивы к температурам, позволяют подняться дирижаблю на высоту более 40 км. Создание радиотехнических, электронных приборов позволяет выпускать беспилотные аэростаты для научных исследований в стратосфере. Дирижабли различают мягкой, полужесткой и жесткой систем с объемами: мягкой – до 7 тыс. м3; полужесткой – до 35 тыс. м3, жесткой – до 200 тыс. м3. У мягкой и полужесткой систем – матерчатый корпус-оболочка для газа. У жесткой системы металлический каркас, в котором размещается газ в мешках из газонепроницаемой материи.

Современные аэростаты используют для научных целей и как стартовые площадки для запуска метеорологических ракет.

Катер

Катер – самоходное небольшое судно водоизмещением от нескольких десятков до 150 т со скоростью хода 5,5—130 км/ч. Примерные размеры длины до 40 м, ширины до 7 м. Такие суда используются для перевозки людей, в военно-морском флоте, как вспомогательные плавучие средства – научные, водолазные, санитарные, спасательные, разъездные, буксирные. Современные катера имеют различия по конструкции, по принципу движения, по виду двигателей. По конструкции подводной части корпуса катера бывают плоскодонные или с уступом – реданом. Принцип движения: глиссирующий, водоизмещающий, на воздушной подушке. Двигатели используются паровые, моторные, газотурбинные: гребные винты, воздушные винты, водометы. Особенно широкое применение катера имеют в военно-морском флоте, как боевые, базовые или вспомогательные. Современные боевые катера различаются по назначению и вооружению: артиллерийские, ракетные, противолодочные, торпедные, сторожевые, десантные. Вооружение: ракеты, артиллерия, торпеды. Спасательные катера находятся на вооружении больших боевых кораблей или торговых судов. Катера используют для перевозки людей, буксировки несамоходных судов, транспортировки небольшого груза, для рыбного промысла и научных исследований; охранной службы на границах. Применяются катера и как моторные спортивные суда, используются как гоночные, туристские.

Канатная дорога

Канатная дорога – транспортное устройство, предназначенное для перемещения грузов и пассажиров, в котором применяется канат, натянутый между опорами, и перемещающий вагоны или вагонетки. Канатные дороги имеют распространение в труднодоступных, горных местностях, на разработках полезных ископаемых, в городах с перегруженным наземным транспортом. Современные канатные дороги различаются по назначению и по устройству. По назначению дороги бывают: грузовые, пассажирские, комбинированные. По устройству: двухканатные, одноканатные, кольцевые или маятниковые.

Грузовые канатные дороги, как правило, бывают двухканатные кольцевые. Такая канатная дорога образована последовательно соединительными самостоятельными секциями до 12 км и поэтому общая длина таких дорог не ограничена и может составлять до 200 км. В устройстве такой дороги вагонетка движется по неподвижному несущему канату при помощи тягового каната со скоростью до 3,3 м/с. Грузоподъемность кольцевой грузовой канатной дороги составляет 500 т, и иногда до 1000 т. Если длина трассы грузовой дороги невелика (до км), то применяется двухканатное маятниковое устройство, имеющее одну или две вагонетки грузоподъемностью до 150 т и скоростью движения 10 м/с. Принцип работы одноканатной дороги основан на движении вагонетки вместе с канатом со скоростью 2,5 м/с. Движение вагонеток, как правило, кольцевое.

Пассажирские канатные дороги в основном бывают двухканатные: маятниковые или кольцевые.

Маятниковое движение совершают один или два вагона вместимостью около 10—100 пассажиров. Кольцевое движение совершают вагоны, вместимостью пассажира. Подъем пассажирской дороги на высоте до 3 км. Вагоны движутся со скоростью до 11 м/с. Длина пассажирской канатной дороги доходит до 12 км. Для безопасности движения применяется дублирующий тяговый канат и тормозной канат. В курортных горных районах есть одноканатные кольцевые дороги, в которых вместо вагонов используются кресла на двух пассажиров, а также одноканатные буксировочные дороги, в которых пассажир горнолыжник стоит на лыжах и опирается на укрепленные на тяговом канате подвески. Комбинированные канатные дороги для перевозки одноместных грузов и пассажиров используются для обслуживания лесозаготовок и разработок полезных ископаемых. Канатные дороги, обслуживающие горные курорты, построены в Швейцарии, Италии, Австрии, Франции, Японии, в России на Кавказе, на Сахалине. Они перевозят до 1000 пассажиров в час.

Ледокол

Ледокол – судно, разрушающее ледяной покров на воде, используется для плавания во льдах, для прокладывания другим судам пути и оказания им помощи при навигации в замерзших бассейнах рек и морей. Основные ледовые качества ледокола – его характеристики – ледоходкость, маневренность, особенность конструкции. Ледоходкость – это способность двигаться в ледовых условиях с определенной скоростью хода. Конструкция ледокола определена его назначением и условиями использования. Необходимость применения ледоколов связана с потребностью плавания в северных морях. Первый ледокол современного типа был построен в России в 1894 г. Это пароход «Пойлот», мощностью 44,2 кВт. Он плавал в ледовых условиях под Петербургом. Носовая часть этого судна имела наклон, что позволяло ему «вползать» на лед. В 1899 г. в России был построен первый морской ледокол «Ермак» мощностью 6,6 МВт. Стали строиться ледоколы и в других странах: США, Финляндии, Германии, Канаде, Швеции, Дании. Русские ледоколы «Красин», «Седов», «Литке» участвовали в освоении Арктики. Современные ледоколы имеют различные мощности и водоизмещение, что зависит от их назначения, самые мощные – арктические морские ледоколы.

По условиям применения ледоколы различаются на морские (полярные), речные, озерные, портовые. Морские полярные ледоколы, проводящие суда среди полярных льдов на большие расстояния, называются линейными или лидерами.

Принцип действия разрушения льда основан на особой конструкции корпуса ледокола. Носовая часть ледокола имеет клиноподобные образования и подводный наклон под углом 20—30° к ватерлинии, это позволяет ледоколу «вползать» на лед. Форма кормы учитывает при движении задним ходом защиту гребных винтов и руля. Борта также имеют наклон, способствующий разрушению льда. Отношение длины к ширине корпуса 3,5 : 5 делает судно маневренным в любых условиях. Ледокол «вползает» носовой частью на лед, разрушает его вертикальным усилием – силой тяжести, преодолевает сопротивление разрушенного льда, расширяет образовавшийся канал, «притаптывая» лед бортами. Эта цикличность движения практически незаметна, и продвижение ледокола во льдах прямолинейное. В случае, когда ледяной покров не поддается разрушению при непрерывном продвижении, ледокол разрушает его отдельными набегами, отходит назад и на большой скорости «вползает» на лед носовой частью, разрушает лед и снова отходит назад. Если все-таки ледокол застревает во льдах, то используют кренование – наклонение корпуса, для этого перекачивают воду попеременно между цистернами, специально предназначенными для этого, осуществляют откачку балластной воды, что дает ледоколу всплыть, речные ледоколы имеют вибрационное устройство, обеспечивающее колебательное движение корпуса, для большей эффективности. Так как ледокол изо льда освобождает себя сам.

В трудных ледовых условиях караван судов проводит несколько ледоколов, ледокол ведет проводимое судно на буксире вплотную за кормой. Корпус ледокола имеет большую прочность, чем у всех других судов, на переменной ватерлинии обшивка утолщена – это ледовой пояс. Судно также имеет высокую непотопляемость. Современные ледоколы оснащены машинными установками с электропередачей и нагребными винтами; двигатели – дизели и паровые или газовые турбины. В России был построен первый в мире атомный ледокол с неограниченной автономностью плавания. Энергетическая установка рассчитывается на смену режимов работы, частые остановки и имеет большую экономичность, позволяющую плавать без запасов топлива. Ледоколы имеют 2 или 3 гребных винта усиленной прочности, расположенных в кормовой части и нередко в носовой для повышения их ледопроходности. Дальнейшее развитие использования ледоколов эффективно и направлено на совершенствование их конструкции, улучшения ледоходкости, маневренности. Кроме ледоколов, существуют также ледокольно-транспортные суда, способные самостоятельно плавать в северных условиях.

Лифт

Лифт – транспортное средство для перемещения грузов и людей в вертикальном направлении. Это стационарный подъемник – кабина или платформа, движущаяся по направляющим, находящимся в шахте. Движение вертикальное прерывного действия. Основные характеристики лифтов – грузоподъемность, скорость, высота подъема. Основные требования – надежность, безопасность, плавность движения и торможения, точность остановки кабины. Основной подъемный механизм лифта – лебедка, она установлена в верхней или нижней части здания. Кабина размещена в шахте, проходящей через все здание. На стенах шахты укреплены направляющие тросы, по ним перемещаются роликовые башмаки, которые при движении кабины фиксируют ее вертикальное положение. Кабина и противовес подвешены для безопасности не менее чем на двух параллельно работающих канатах. Пружинные или балансирные подвески делают натяжение канатов равномерным. Устройства – клиновые ловители кабины – обеспечивают безопасную эксплуатацию лифта. Также ограничители скорости останавливают кабину, если скорость на 15% выше установленной. Ловители связаны с ограничителем скорости, тормозящим шкивом с канатом при ее повышении. При включении клинья поднимаются вверх, прижимаются к направляющим, при продолжающемся спуске кабины клинья его самозатягиваются, и это останавливает кабину. Основной тип привода лифтов – электрический на переменном токе. Двухскоростной электродвигатель с короткозамкнутым ротором обеспечивает точную установку кабины. В конструкциях со скоростью более 1 м/с применяют системы электропривода на постоянном или переменном токе, имеющие возможность регулирования скорости, в грузовых лифтах с монорельсом используют сервопривод. Лифт оборудован средствами автоматической защиты и блокировки, электрическими и механическими устройствами, обеспечивающими его безопасную работу. Управление электроприводом лифта осуществляется пускорегулирующей аппаратурой; управление бывает из кабины – внутренним, и с посадочной площадки – наружным или смешанным. Используют собирательное управление – оно регистрирует вызовы с этажей и команды из кабины и выполняет их последовательно при движении кабины вверх и вниз: осуществляет ее пуск, разгон, замедление и остановку, направление движения. Первые прототипы лифта появились в I в. до н. э. в Древнем Риме, в VI в. в Египте, в XIII в. во Франции, в XVII в. в Англии, в XVIII в. в России, в Царском Селе, в 1793 г. в Зимнем дворце в Петербурге. С развитием многоэтажного строительства в городах в середине XIX в. появились лифты с паровым, гидравлическим и электрическим приводом. В 1852 г. в США, в 1880 г. в Германии был построен первый лифт с электрическим приводом и реечным механизмом подъема. В начале ХХ в. распространились лифты с электроприводом и канатной тягой. Современные лифты различаются по назначению и скорости. Грузовые – общего назначения и специальные – и пассажирские – обычные или скоростные. Скорость движения может быть до 7 м/с и грузоподъемность достигать 3200 кг. Как правило, пассажирские лифты вмещают до 10 человек, но есть лифты вместимостью более 200 человек. И высота подъема различна – от нескольких метров до нескольких десятков метров. В зависимости от назначения, высоты подъема, расположения лебедок, конструкции зданий лифты имеют разные кинематические схемы. В высотных зданиях используются одновременно скоростной и обычный лифты. Скоростной доставляет пассажиров на определенный этаж, и с него на другие этажи – обычный лифт. Лифты оборудованы автоматическими дверями, световой сигнализацией, двухсторонней связью кабины с диспетчерским пультом. Здания с большим перемещением пассажиров оборудованы системами управления, организующими совместную работу нескольких лифтов и их высокую производительность. Типовые лифты – и грузовые, и пассажирские – обслуживают заводы, доменные печи, нефтепереработки. Дальнейшее использование лифтов эффективно при увеличении этажности зданий и направлено на улучшение конструкции и разработку серий унифицированных лифтов.

Локомотив

Локомотив – транспортное средство для перемещения вагонов или поездов по рельсовому пути, относится к подвижному составу. Основные характеристики локомотива: мощность, сила тяги, скорость, КПД. Локомотив – это общее название железнодорожного тягового средства. По виду источника энергии различают тепловые и электрические локомотивы. Тепловые локомотивы – это паровозы, турбовозы, тепловозы, газотурбовозы. Эти локомотивы снабжены собственными силовыми установками для выработки энергии. У паровоза – это паровая машина. У турбовоза – паровая турбина. У тепловоза двигатель внутреннего сгорания. У газотурбовоза – газовая турбина.

Электрические локомотивы – это электровозы. В зависимости от источника энергии различаются на контактные и аккумуляторные. Контактные электровозы своего источника энергии не имеют и получают энергию от контактной сети. Аккумуляторные электровозы снабжены аккумуляторной батареей, заряжающейся от источника тока, локомотив не имеет пассажирских мест.

Первый локомотив-паровоз появился в Великобритании в 1803 г., в России в 1834 г. В течение XX в. локомотивами были только паровозы. Но в XX в. с увеличением скорости движения, грузоподъемности поездов появилась необходимость повысить мощность тяги локомотива. Первый тепловоз в России был построен в 1924 г., первый электровоз в США в 1895 г., в России в 1926, 1933 гг. Современные локомотивы различаются по роду работы: магистральные и промышленные. Промышленные локомотивы передвигают составы с грузами полезных ископаемых. Магистральные локомотивы разделяются на пассажирские и грузовые, передвигающие поезда, и маневровые, работающие на железнодорожных станциях. Электровозы обладают высокой мощностью и скоростью движения. Еще более мощные газотурбовозы, но их производство сложно, и они имеют низкий КПД. Поэтому локомотивный парк состоит в основном из тепловозов и электровозов. Другие типы локомотивов с малой мощностью, низким КПД не имеют широкого распространения и применяются на небольших участках в определенных случаях. Современный локомотив – это высокоэффективное тяговое средство. Дальнейшее развитие его использования направлено на увеличение мощности и скорости движения. Современный электровоз имеет мощность более 8000 кВт, турбовоз имеет скорость более 200 км/ч. Создание локомотива на магнитной или воздушной подушке увеличивает скорость до 500 км/ч. Перспективные локомотивы – с энергетической установкой ядерного реактора.