Наука

Инжиниринговая компания Unitsky String Technologies Inc. является аккредитованной Национальной академией наук Беларуси научной организацией. При этом исследовательская деятельность компании носит практически ориентированный характер и нацелена на совершенствование транспортно-инфраструктурных решений uST, развитие новых направлений, а также на реализацию ряда сопутствующих инфраструктурных технологий.

В структуре компании имеется несколько лабораторно-исследовательских центров, укомплектованных всем необходимым оборудованием и специалистами высокой квалификации. Практическая апробация результатов их работы осуществляется на базе двух высокотехнологичных R&D-центров (в Беларуси и ОАЭ), общая площадь которых достигает 60 гектаров. Компания имеет сотни патентов, которые подтверждены в десятках стран.

Высокоскоростной транспорт

ЭкоТехноПарк, г. Марьина Горка, 2019 г., юнифлэш на жёсткой рельсо-струнной эстакаде

Высокоскоростные транспортно-инфраструктурные решения uST лишь отчасти можно отнести к области научно-исследовательской деятельности компании. Все основные элементы комплексов, в рамках которых будет достигаться скорость транспортировки 500 км/ч, на сегодняшний день являются реализованными. Однако заявленные скоростные показатели и соответствующие режимы эксплуатации не были подтверждены и протестированы на практике ввиду отсутствия в распоряжении разработчика высокоскоростной рельсо-струнной эстакады достаточной протяжённости (длиной не менее 20 км) для безопасного разгона юнимобиля до проектной скорости (длина 10 км) и последующего безопасного торможения (10 км).

Это обстоятельство не мешает инженерам Unitsky String Technologies Inc. продолжать работу над технической документацией по данному направлению, а также рассматривать различные варианты конфигурации высокоскоростной путевой структуры и юнимобилей для решения поставленных задач.

Юнифлэш U4-362

Первым юнимобилем, предназначенным для перевозки пассажиров на скорости до 500 км/ч, стал шестиместный юнифлэш U4–362. Модель впервые была представлена в 2018 году на крупной международной транспортной выставке Innotrans в Берлине.

ЭкоТехноПарк, г. Марьина Горка, 2019 г., высокоскоростной юнимобиль (юнифлэш)

Юнифлэш U4–362 разработан для перевозок между городами, а также для международного сообщения. Высокая скорость движения обеспечивается специальной конструкцией рельсо-струнной эстакады и аэродинамической конструкцией юнимобиля. Так, юнифлэш сможет обеспечить доставку пассажиров, например, из Минска в Париж, за 4–5 часов. Это быстрее, чем на самолёте, если добавить к продолжительности рейса время на дорогу до аэропорта, регистрацию и прохождение других предполётных и послеполётных процедур. Юнифлэш имеет кузов обтекаемой формы с плавно сопряжёнными между собой передней, средней и задней частями. При этом переходные сопряжения построены по особым кривым, являющимся ноу-хау компании.

Технические характеристики юнимобиля

  • Крейсерская скорость: до 500 км/ч
  • Максимальный продольный уклон пути: до 10%
  • Количество сидячих мест: 6
  • Производительность комплекса uST, укомплектованного юнимобилями данного типа: до 100 млн пассажиров в год

ЭкоТехноПарк, г. Марьина Горка, 2019 г., юнифлэш на жёсткой рельсо-струнной эстакаде

Высокий аэродинамический эффект

  • Юнифлэш U4–362 — самая аэродинамичная модель струнного транспорта. Так, продувка шестиместного юнифлэша в аэродинамической трубе показала значение коэффициента аэродинамического сопротивления 0,06.
  • Для сравнения: лучшая аэродинамика среди автомобилей достигалась моделью Volkswagen XL1 со значением коэффициента аэродинамического сопротивления 0,189, которое в три раза хуже показателей высокоскоростного юнифлэша.

Энергоэффективность и экологичность

  • Меньшее аэродинамическое сопротивление позволяет юнифлэшу в разы уменьшить потребление топлива или электроэнергии, при этом развивать скорость до 500 км/ч. При такой скорости расход топлива составит всего 0,93 кг/100 пасс.*км.
  • Экономия в пересчёте на условное жидкое топливо одним высокоскоростным юнифлэшем за 25 лет эксплуатации (это срок службы рельсового электромобиля) составит около 20 тыс. тонн стоимостью около 20 млн долларов. При этом не будет выжжено 70 тыс. тонн атмосферного кислорода и не будет образовано более 100 тыс. тонн загрязняющих веществ.
  • Если мировой парк юнифлэшей составит хотя бы 1 млн (для сравнения: сегодня на планете только легковых автомобилей более 1 млрд), то приведённые цифры экономии необходимо увеличить в миллион раз.

Визуализация: вариант комплекса uST, совмещающего в себе линию городских перевозок (снизу) с высокоскоростной линией (сверху)

Благодаря описанным преимуществам себестоимость высокоскоростных перевозок uST будет значительно ниже себестоимости перевозок высокоскоростной железной дорогой, поездами на магнитной подушке, самолётом

Стоимость трассы и область применения

  • Затраты на строительство высокоскоростной трассы uST без учёта стоимости подвижного состава, пассажирских вокзалов, станций и инфраструктурных объектов составляют от 10 до 15 млн долларов США за один километр.
  • При этом имеют значение такие факторы, как общая протяжённость трассы (чем она длиннее, тем дешевле последующие километры), рельеф местности (равнина, шельф моря, предгорья, горы, иное), высота опор (чем выше размещён путь, тем дороже), прочность подстилающих грунтов (песок, скальный грунт, болото, иное), наличие препятствий (реки, озёра, ущелья, иное) и др.

Визуализация: вариант комплекса «2 в 1» для движения городских (снизу) и высокоскоростных (сверху) юнимобилей в обоих направлениях

Высокоскоростной струнный транспорт может быть использован для грузо-пассажирских перевозок между городами и регионами, странами и континентами (в том числе в тоннелях с нулевой плавучестью, размещённых в толще воды)

ЭкоТехноПарк, г. Марьина Горка, 2019 г., юнифлэш на жёсткой рельсо-струнной эстакаде

Интерьер

  • Салон юнифлэша оборудован эргономичными сиденьями с регулируемыми спинками и подушками.
  • Сиденья оснащены подогревом, вентиляцией, массажем и поясничной поддержкой. В салон интегрированы дисплеи со встроенной мультимедийной системой, в них есть разъём для наушников, интерфейс на нескольких языках, развлечения (музыка и видео).
  • Дисплеи дают возможность просмотра маршрута в режиме реального времени, а также имеют функции индивидуальной регулировки кресел, управления сиденьями, температурой, освещённостью, системой экстренной связи с диспетчерским пунктом.
  • Кузов юнифлэша оборудован багажным отделением.

ЭкоТехноПарк, г. Марьина Горка, 2018 г., салон юнифлэша

Первые испытания

  • Летом 2019 года в ЭкоТехноПарке начались первые испытания высокоскоростного юнифлэша. Были протестированы тяговая, тормозная, гидравлическая и пневматическая системы, системы управления, токосъёма и другие системы.
  • Испытания осуществлены на скоростях до 100 км/ч, так как короткая разгонная тестовая трасса (длиной около 900 м), имеющаяся в распоряжении UST Inc., не позволяет развить более высокую скорость. Планируется строительство более протяжённой тестовой трассы — 21 км, что позволит развить заявленную скорость.
  • Для полноценного испытания высокоскоростного транспортного средства необходимо иметь 10 км для разгона, ещё 10 км для торможения и хотя бы 1 км, чтобы двигаться с максимальной скоростью. Сейчас UST Inc. рассматривает возможность строительства тестовой высокоскоростной трассы в ряде стран.

Новые решения

  • Сегодня компания работает над совершенствованием конструкции юнифлэша. Рельсовые электромобили нового поколения по всем ключевым параметрам значительно превосходят ранее разработанные.
  • Проработан и предварительно рассчитан также двухкорпусный навесной высокоскоростной юнимобиль, включающий в себя два унифицированных модуля из однофюзеляжных скоростных юнимобилей с использованием тяговых электродвигателей и токосъёма с опорных колёс.
  • В 2021 года начата разработка высокоскоростного юнимобиля вместимостью 22 человека: с центральным проходом, багажным отделением и санузлом.

Преимущества высокоскоростного транспортно-инфраструктурного комплекса uST

  • высокий уровень комфорта, безопасности и энергоэффективности
  • низкая ресурсоёмкость и стоимость строительства
  • сохранение окружающей среды территорий, через которые будет проходить трасса uST
  • существенное повышение мировой мобильности и снижение себестоимости высокоскоростных грузо-пассажирских перевозок

Гиперскоростное направление

Визуализация гиперскоростного струнного транспорта (вариант)

Одно из перспективных направлений Unitsky String Technologies Inc. — гиперскоростной транспорт. uMah — это комплекс uST, в котором юнимобиль способен развивать скорость до 1250 км/ч и более. Гиперскоростной юнимобиль здесь перемещается по специальной эстакаде в форвакуумном тоннеле и может перевозить пассажиров и грузы на расстояние до десяти тысяч километров, в том числе через моря, океаны и территории со сложным рельефом. Гиперскоростной uMah предназначен для комфортного перемещения пассажиров между удалёнными городами, регионами, странами и материками в трёх вариантах размещения форвакуумного тоннеля: над землёй на опорах, под землёй и под водой.

Работу над гиперскоростным транспортом его автор инженер Анатолий Юницкий начал около 50 лет назад, практически одновременно с разработкой общепланетарного транспортного средства (ОТС) для безракетной индустриализации ближнего космоса, в котором скорость движения ленточного маховика в вакуумном канале ещё выше — 12 км/с (43200 км/ч). uMah затем отпочковался от ОТС в самостоятельное направление и более 40 лет назад Юницкий предложил соединить Лондон и Нью-Йорк гиперскоростной подводной трассой, вакуумный тоннель в которой выполнен с нулевой плавучестью и размещён в Атлантическом океане на глубине 50 метров. Время в пути — 6 часов, что было бы быстрее, чем на самолёте. Тогда ещё не было персональных компьютеров и компьютерной графики, поэтому иллюстрация к этому проекту была выполнена акварелью на бумаге. Затем автор сосредоточился на разработке и коммерциализации более приземлённой технологии – uST, которая, собственно, отпочковалась от технологий ОТС и uMah, и которые, таким образом, стали прародителями струнных технологий и струнного транспорта Юницкого.

Форвакуумная труба-туннель с нулевой плавучестью размещена на глубине 50 м. Иллюстрация выполнена акварелью на бумаге

Технические характеристики гиперскоростного юнимобиля (вариант)

  • Крейсерская скорость — до 1250 км/ч
  • Интервал движения — от 30 сек
  • Производительность комплекса uMah — до 50 000 000 пассажиров в год
  • Вместимость пассажирского модуля — от 20 человек
  • Грузоподъёмность грузового модуля — от 10 тонн

Визуализация Umah на территории со сложным рельефом местности

Привод

  • Большинство существующих вариантов двигателей и движителей не подходят для работы в вакууме. Поэтому наиболее оптимальным вариантом для uMah был определён колёсный движитель на стальном колесе.
  • Спроектированное командой UST Inc. мотор-колесо способно обеспечить устойчивое и безопасное движение на скоростях до 1250 км/ч.
  • Для получения более высоких скоростей необходимо отказаться от колеса (из-за слишком высоких оборотов и центробежных ускорений, приводящих к разрушению колеса) и перейти на магнитную подушку.

Экологичность

  • Комплекс отличается высокой экологичностью, так как отсутствуют какие-либо выбросы в атмосферу ввиду полной изолированности подвижного состава от внешней среды. При этом электрическая мощность, необходимая для функционирования uMah, может вырабатываться, в том числе, солнечными батареями, установленными на транспортном тоннеле или вдоль него.
  • Избыточные мощности будут направлены на зарядку бортовых накопителей транспортных модулей и работу станций.

Стоимость трассы

  • Оценочная стоимость двухпутных трасс uMah находится на уровне 25 млн долларов за 1 км пути, что значительно ниже любой из известных альтернатив.
  • Проработаны варианты подземного, наземного и подводного строительства гиперскоростных трасс, при этом самым экономичным вариантом является подводное размещение форвакуумного тоннеля.

Линейный город

Современные города переживают кризис, который проявляется в транспортных коллапсах, деградации окружающей среды, дефиците территорий для дальнейшего развития. Решить эти проблемы можно строительством городов линейного типа.

Линейный город (uCity) — пешеходное городское поселение кластерного типа, которое гармонично соседствует с природой и создаёт условия, которые максимально поддерживают естественное состояние окружающей среды. Перевозка пассажиров и доставка грузов внутри такого города обеспечивается при помощи транспортно-инфраструктурных комплексов uST.

Как и высокоскоростное направление uST, проект линейного города uCity можно отнести к области научно-исследовательской деятельности UST Inc. лишь частично. Большинство решений, входящих в состав комплексов uCity – реализовано и отработано на практике. Помимо транспортной составляющей, осуществлено проектирование и ведётся успешная эксплуатация жилых комплексов, агро — и биотехнологической составляющих, а также элементов реликтовой солнечной биоэнергетики, включённых в энергетическую инфраструктуру линейного города.

Строительство uCity осуществляется в логике «умного города» (smart city), земля в котором принадлежит пешеходам. Отличительные элементы uCity — многофункциональные здания-доминанты со встроенными станциями струнного транспорта. Такие сооружения должны размещаться в каждом кластере. Здания обладают технологиями, гарантирующими полный жизненный цикл системы и исключающими какое-либо загрязнение окружающей среды. Несколько домов образуют группу, расположенную в шаговой доступности от основных функциональных зон поселения. Группы строений объединяются в жилые кластеры, содержащие комплексы социально-бытового обслуживания и энергетического обеспечения.

Визуализация использования струнного транспорта в линейном городе (вариант)

Жилая зона кластера разбита на кварталы, разделённые лесопарковой полосой шириной 100–200 метров, где находятся места общего пользования для жителей и гостей: зоны досуга и спорта, общественные здания и сооружения, спортивные площадки, стадион, оздоровительный центр, медицинский пункт, магазины, кафе, мастерские, детские сады, школы.

Визуализация жилого кластера в линейном городе (вариант)

Жилые дома в кластере объединены в единую архитектурно-функциональную систему — многоквартирный протяжённый дом — своеобразный «горизонтальный небоскрёб». Размеры линейного дома, в том числе его длина, могут варьироваться в достаточно широком диапазоне — от 100 м до 1 км. Каждый дом рассчитан на проживание семьи, состоящей в среднем из пяти человек. Дома будут иметь три этажа — цокольный, жилой и мансарду.

Визуализация линейного города. Струнная трасса соединяет здания поселения (вариант)

Каждый «горизонтальный небоскрёб» кластера будет выполнен по энергоэффективности как «дом плюс энергия» (по европейской классификации), когда дом с помощью инженерного оборудования — солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров — вырабатывает больше энергии, чем потребляет сам.

Кластер будет полностью находиться на самообеспечении: органическая пища, чистая вода, «зелёная» энергия, безопасный транспорт, иные продукты и услуги. Это обеспечит продовольственную, энергетическую и инфраструктурную безопасность линейного города даже в условиях пандемий, локдаунов и других природных бедствий.

Визуализация линейного города: нижний уровень предназначен только для пешеходов (вариант)

Крыши таких домов будут выполнены в виде застеклённых теплиц (или оранжерей), объединённых между собой центральным коммуникационным коридором, который предназначен для прокладки инженерных сетей и агротехнического обслуживания тепличного хозяйства.

Преимущества линейных городов

  • низкие капитальные и операционные затраты по жилому, транспортно-инфраструктурному и агропромышленному комплексам
  • нулевой выброс углекислого газа
  • повышение качества жизни за счёт сохранения и восстановления (создания) природных экосистем на территории строящихся городов
  • значительная экономия потребляемой энергии, использование возобновляемой энергии
  • существенное изменение логистики и удешевление девелоперских проектов
  • приведение городской инфраструктуры к единым стандартам качества
  • решение проблем, связанных с традиционной урбанизацией: отсутствие перенаселения городов, смога, загрязнений воздуха, пробок и многочисленных аварий и оторванности человека от живой природы

Визуализация линейного города, расположенного на берегу океана (вариант)

Линейные города uCity будут гармонично вписаны в окружающую среду любой природно-климатической зоны на планете. При этом городская застройка не только не уменьшит площадь плодородной земли, но даже будет способствовать её увеличению. Благодаря uCity с планеты исчезнут пустыни, а Земля преобразится в цветущий сад, в котором сможет безопасно и комфортно жить всё будущее человечество — порядка 10 млрд человек.