ВВЕДЕНИЕ
Город Новомосковск, в котором мы живем, – это крупный промышленный кластер, где представлены различные отрасли производства. Высокое сосредоточение химической промышленности, интенсивное сельское хозяйство с избыточным применением минеральных удобрений, радиоактивное загрязнение создают напряженность экологической обстановки в городе. Однако не стоит забывать о выбросах автомобилей и других видов транспорта, работающих на сжигании топлива.
Наряду с другими регионами Тульская область серьёзно пострадала от радиоактивных осадков после взрыва Чернобыльской АЭС в 1986 г. Если проводить регулярные исследования и наблюдения, будет возможно оценить степень отрицательного воздействия среды не только на растения, но и на жителей города.
Актуальностью проекта является становление на путь защиты окружающей среды, одной из актуальных проблем для города является уменьшение выбросов автомобильных газов, создание более вместительного и экологически чистого вида транспорта.
Значимость выбранной темы обусловлена тем, что в настоящее время особенно остро стоят вопросы об экологическом состоянии окружающей среды. Транспорт сжигает огромное количество нефтепродуктов, а с увеличением количества транспорта растет содержание в атмосферном воздухе вредных веществ. Данные проблемы нуждаются в разработке необходимых мер и путей решения для предотвращения негативного воздействия хозяйственной, промышленной и иной деятельности человека и снижения влияния вредных выбросов в атмосферу.
В XXI веке было придумано множество инновационных видов транспорта. Все большее внимание сегодня уделяется экологическому виду транспорта. В истории навсегда останется момент изобретения электрических двигателей и всех сопутствующих им деталей. Новизна проекта заключается в том, что удалось совместить гениальные наработки учёных в единой концепции трамвая. За счет новой системы подпитывания батарей "Нейтрона", он является новатором в своей области.
Цель проекта – разработка нового вида транспорта, а именно трамвая, работающего от электрической и кинетической энергии Земли, произведенного из экологически чистых материалов, что положительно скажется на состоянии окружающей среды.
Для достижения целей был поставлен ряд необходимых задач:
1. Узнать наиболее загруженные транспортные потоки Новомосковска;
2. Разработать концепцию транспорта;
3. Выполнить чертеж «Нейтрона»;
4. Составить маршрут движения трамвая.
Персональным вкладом является то, что в единой концепции трамвая удалось совместить многие идеи и наработки ученых.
Обоснованность разработки трамвая нового поколения «Нейтрон»
Было рассмотрено детальное строение трамваев разных изготовителей. Известные всем экологически чистые виды общественного транспорта – метро, троллейбусы, трамваи. Данная часть инфраструктуры населенных пунктов, если оценивать конкретное средство передвижения, кажется совершенной. В воздух не выбрасывается вредных веществ, нет сажи, нет масштабных задымлений воздуха. Но экология этого вида транспорта имеет не только преимущества, но и недостатки:
- общественный транспорт используется преимущественно в дневное время суток;
- высокое энергопотребление;
- возможны большие утечки энергии из-за повреждений сетей, коротких замыканий, различных нештатных ситуаций.
В итоге происходит увеличение нагрузки на электрическую систему разных производителей. Тепловые станции, в свою очередь, расходуют больше топлива, увеличивая вредные выбросы в атмосферу. Оптимизировать нагрузку по времени суток с помощью общественного электрического транспорта затруднительно. Поэтому необходим другой выход.
Проанализировав основные черты трамваев разных изготовителей, создан «Нейтрон» - трамвай нового поколения, являющийся безопасным для окружающей среды, так как он не производит вредных выбросов в атмосферу Земли, состоит из экологичных материалов и работает на чистой энергии (рисунок 1).
Рисунок 1. Наброски трамвая
Затем была разработана визуальная часть проекта. Дизайн трамвая отвечает всем современным требованиям и выполнен в стиле «минимализм».
Выбор пал на него, так как главные черты минимализма – это простота и краткость, он стремится передать упрощенную суть и форму предметов, отсекая вторичные образы и оболочки. Используется только самое необходимое для зрительного восприятия, никакие дополнительные средства и элементы не требуются. Предполагаются простейшие геометрические формы и сочетания цветов. Например, сведем к минимуму число используемых цветов: черный, белый и светло-зеленый. (рисунок 2, 3).
Рисунок 2. Дизайн трамвая
Рисунок 3. Чертеж трамвая
Предложены экологически-чистые материалы, которые будут использоваться в производстве трамвая нового поколения. XXI век невозможно представить без такого металла, как алюминий. Алюминий часто используется в архитектуре, строительстве, автомобилестроении, и все благодаря лёгкости, надёжности и эстетичности. Крупнейший производитель алюминия в мире – РУСАЛ – российская алюминиевая компания - выпускает более 85% своей продукции с использованием самой экологически чистой и возобновляемой энергии – гидроэлектроэнергии, выработка которой полностью исключает вредные выбросы. Алюминий – это перерабатываемый материал, который при вторичной переработке снижает энергозатраты до 95%, а это уменьшает выброс вредных веществ в атмосферу в разы. Данный металл уменьшает вес транспорта, тем самым увеличивая его энергоэффективность, что позволяет улучшить глобальную экологическую ситуацию. [3]
Было уделено внимание частям трамвая, которые могут подвергаться деформации от внешних воздействий (удары, трения, столкновения с чем-либо и т.д.). Принято решение использовать для защиты этих частей (бампер, боковые крылья, пороги) каучуковую наслойку. Каучук предпочтительно использовать естественного происхождения, так как он является единственным экологически чистым эластомером.
Для внутреннего оснащения, а именно для покрытия полов, обивки поручней и других мелких предметов предлагается задействовать переработанные шины, которые измельчаются в крошку и из данной субстанции получается мягкий резиновый материал. Этот процесс считается экологически чистым. Ткань для обивки сидений можно использовать из полиэстера – переработанного пластика. Приборная панель, рычаги, кнопки и другие аксессуары внутреннего оснащения также могут быть изготовлены из переработанного пластика. Вторичная переработка химических отходов позволяет значительно сократить выбросы парниковых газов в атмосферу.
Был разработан маршрут движения «Нейтрона». В городе Новомосковске проживает более 120 тысяч человек, находится несколько крупных химических предприятий, что обусловлено большим транспортным потоком. К тому же через город проходит транспортная магистраль Тула -Рязань, что создает трудности для горожан, особенно в часы пик. В Новомосковске работают такие виды общественного транспорта, как автобусы и маршрутное такси. Из-за удобной транспортной развязки, связывающей несколько крупных городов, близости федеральной трассы М4-Дон в городе наблюдается большое количество большегрузных машин и спец. автобусов, перевозящих работников химических предприятий. Вследствие этого возникает необходимость разгрузки основных улиц от большого транспортного потока. Трамвайный путь поможет обеспечить прохождение рельсового транспорта минуя пробки и заторы.
В ходе выполнения этого проекта были рассмотрены маршруты движения общественного транспорта, и, выбрав пользующиеся наибольшей популярностью, составлен собственный маршрут хода трамвая:
· Начальная станция: Рудничная улица-улица Мира;
· Улица Мира-Комсомольская улица;
· Комсомольская улица-Березовая улица;
· Березовая улица-улица Шахтеров;
· Улица Шахтеров-Коммунистическая улица;
· Коммунистическая улица-Профсоюзная улица (рисунок 4).
Рисунок 4. Разработанный маршрут движения трамвая
Данный маршрут разработан с учетом загруженности транспортного потока, удобства перемещения, инфраструктуры города, рассчитано оптимальное время в течение суток, учитывая часы пик, что позволяет сократить количество общественного транспорта и, как следствие, уменьшить объем вредных выбросов в атмосферу.
Усовершенствован метод подзарядки трамвая «Нейтрон». Принцип работы основывается на ветряных мельницах. Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. [2] Потоки ветра определённой силы попадают на лопасти ветрогенератора. Затем ротор передаёт механические колебания на статор. После этой нехитрой схемы, вся энергия копится и попадает на генератор. Он и является создателем электрической энергии. За счет этого принципа работы такой системы, мы получаем чистую энергию, которая сможет посоревноваться с аналогами. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. [1]
Учитывая скорость трамвая, а именно 45-70 км/ч, роторы, уменьшенные в 14 раз, будут вырабатывать энергию равной ~ 3кВт. Затем электричество поступает напрямую в литиевые батареи, после чего распределяется на колесную базу. Данная система достаточно автономна, что является новаторством в сфере получения чистой энергии (рисунок 5). [4]
Рисунок 5. Принцип строения лопастей, питающих батарею
Батарея всегда сохраняет критический объем заряда для того, чтобы трамвай имел возможность доехать до Депо, в котором будет находиться станция, обеспечивающая заряд аккумулятора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При разработке проекта подведены следующие итоги:
-были поставлены цели по разработке инновационного вида транспорта, которые впоследствии стали реализуемыми в дальнейшей работе;
-составлен чертеж "Нейтрона";
-изобретена новая схема подпитки батарей;
-установлена оптимальная схема движения трамвая по городу Новомосковск;
-разработан дизайн Трамвая.
Успешная реализация данного проекта позволит не только улучшить состояние окружающей среды в городе, но и оптимизирует транспортный поток, создаст более удобный вид транспорта для населения.
Библиографическая ссылка
Авдиевский М.В., Атюнина А.О., Анфалова З.А., Воронцова А.А. АКТУАЛЬНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ТРАНСПОРТ // Старт в науке. – 2020. – № 3. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=1899 (дата обращения: 20.04.2024).