Способ капина в.м. комплексного транспортного освоения труднодоступных регионов с использованием аппаратов на воздушной подушке

 

Изобретение относится к освоению территорий, которые расположены в тундре, лесотундре, заболоченных и сильнообводненных низменностях в северных, южных и экваториальных широтах земного шара, где создание автомобильных и железных дорог или невозможно, или трудноисполнимо и связано с высокими затратами или экологическими проблемами. Способ заключается в том, что возводят базовые, промежуточные и концевые терминалы и прокладывают между ними трассу по низменным участкам поверхности и разделяющим их водораздельным возвышенностям, при этом на низменных участках трассу выполняют с открытой водной поверхностью, а на водораздельных возвышенностях трассу выполняют с грунтовым ложем, формируют грунтовое ложе трассы с превышением над водной поверхностью смежного участка не менее 0,2-0,45 м, после формирования грунтового ложа проводят рекультивацию его поверхностного слоя и воссоздают на нем растительный покров из многолетних трав или мхов. Трассу маркируют пассивными и активными маяками, расположенными вдоль трассы и на терминалах. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к освоению территорий, которые расположены в тундре, лесотундре, заболоченных и сильнообводненных низменностях в северных, южных и экваториальных широтах земного шара, где создание автомобильных и железных дорог или невозможно, или трудноисполнимо и связано с высокими затратами или экологическими проблемами.

Изобретение может быть использовано для создания разветвленной транспортной сети для обслуживания предприятий и жилых поселков при комплексном освоении регионов и для перевозки пассажиров и грузов через эти территории к существующим железным и автомобильным дорогам, к морским и речным портам.

Ни один из известных способов транспортного освоения обширных новых регионов и способов трассировки магистралей с круглогодичными перевозками грузов и пассажиров не пригоден для транспортного освоения обширных регионов со слабыми грунтами, например, болотистых местностей, низменностей в зоне тундры и сильнообводненных низменностей, так как предполагает создание трассы с жестким ложем (щебень, уплотненный грунт, насыпь и т.п.). Прокладка такой трассы помимо высокой стоимости строительства и обслуживания приводит к резкому изменению гидрологических характеристик региона и нарушению сложившегося в нем экологического равновесия, как, например, это имело место в Амазонии (Бразилия), где из-за нарушения насыпью гидрологического режима в регионе было прекращено строительство трансамериканской магистрали.

Потенциально для освоения таких регионов возможно использование аппаратов на воздушной подушке, так как предполагается, что они могут перемещаться без прокладки магистралей (см.например, Техника молодежи, М. Молодая Гвардия, N 12, 1981, с.30-35). Однако при отсутствии стационарных магистралей аппараты на воздушной подушке невозможно использовать для круглогодичных перевозок, а зона обслуживания ограничивается побережьем рек и водоемов. Кроме того, природный рельеф регионов требует использования аппаратов, способных подниматься и устойчиво перемещаться на высоте до 0,8-1,0 м над поверхностью, что делает экономически невыгодным транспортное освоение регионов с использованием аппаратов на воздушной подушке.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа комплексного транспортного освоения труднодоступных регионов с использованием аппаратов на воздушной подушке, который позволит создать в указанных регионах стационарные транспортные магистрали и осуществлять по ним экономически выгодные безопасные круглогодичные круглосуточные перевозки пассажиров и грузов со скоростью до 80-100 км/ч с уменьшенной зависимостью перевозок от погодных и климатических условий при минимальном воздействии на экологическую обстановку в регионе, без нарушения гидрологических характеристик региона и поверхностных характеристик грунта, в том числе без нарушения поверхностной и подпочвенной гидрологии региона.

Дополнительной задачей изобретения является снижение материальных затрат на транспортное освоение указанных регионов.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ комплексного транспортного освоения труднодоступных регионов с использованием аппаратов на воздушной подушке, заключающийся в том, что возводят базовые, промежуточные и концевые терминалы и прокладывают между ними трассу по низменным участкам поверхности и разделяющим их водораздельным возвышенностям, при этом на низменных участках трассу выполняют с открытой водной поверхностью, а на водораздельных возвышенностях трассу выполняют с грунтовым ложем, формируют грунтовое ложе трассы с превышением над водной поверхностью смежного участка не менее 0,2-0,45 м и после формирования грунтового ложа проводят рекультивацию его поверхностного слоя.

Кроме того, при рекультивации поверхностного слоя грунтового ложа целесообразно воссоздать поверхностный растительный покров из многолетних трав или мхов, а на участках с открытой водной поверхностью срезать выступающую над водной поверхностью растительность.

Трассу можно маркировать активными и пассивными маяками и разместить пассивные маяки с двух сторон трассы, а активные маяки на терминалах, входных и выходных створах ложа трассы на водораздельных возвышенностях и в точках изменения направления трассы.

Сущность изобретения заключается в том, чтобы при освоении труднодоступных регионов создать в них стационарную транспортную систему с терминалами и трассой с выровненной поверхностью, над которой на минимальной высоте могут перемещаться аппараты на воздушной подушке, и не нарушить при этом экологическую обстановку в регионе. Для этого трассу в основном прокладывают по низменным участкам поверхности, имеющим установившийся гидрологический режим: болотам, мелководным водоемам, озерам и рекам, и выполняют эти участки трассы с открытой водной поверхностью, которая является почти идеальной для перемещения аппаратов на воздушной подушке. На водораздельных возвышенностях трассу выполняют с грунтовым ложем и формируют грунтовое ложе выравниванием его поверхности без уплотнения грунта, а затем проводят рекультивацию поверхностного слоя ложа. Это обеспечивает ровную подстилающую поверхность для перемещения аппаратов на воздушной подушке, что гарантирует им движение над поверхностью грунтового ложа на минимальной высоте и делает экономически выгодным использование аппаратов на воздушной подушке. Отсутствие механического воздействия на поверхность ложа трассы удлиняет сроки эксплуатации трассы, а рекультивация поверхностного слоя грунтового ложа сохраняет экологическое равновесие в регионе. Наличие превышения 0,2-0,45 м грунтового ложа трассы над водной поверхностью смежных участков способствует сохранению сложившейся гидрологической обстановки, так как по ложу трассы не будет перетекания воды между смежными водоемами или болотами, и не будет размывания грунта на водораздельной возвышенности. Превышение ложа трассы над водной поверхностью гарантирует, что подземные водные горизонты и водонасыщенные слои не будут вскрыты при строительстве, и не будет нарушена сложившаяся подпочвенная гидрологическая обстановка. Выровненная поверхность трассы обеспечивает безопасность движения по ней, так как исключает резкое изменение расстояния между днищем аппарата на воздушной подушке и поверхностью трассы, что повышает безопасность перевозок пассажиров и грузов и в дневное, и в ночное время и делает их независимыми от времени года.

Воссоздание на грунтовом ложе трассы растительного покрова из многолетних трав или мхов улучшает экологическую обстановку в регионе, повышает долговечность трассы и экономичность эксплуатации, так как травяной покров частично выполняет функции уплотнения по периметру воздушной подушки. Сохранение грунтового слоя на трассе на водораздельных возвышенностях и наличие на ней травяного покрова обеспечивает сохранность сложившихся миграционных перемещений фауны в регионе и экологической системы в целом.

Удаление на участках трассы с открытой водной поверхностью растительности, выступающей над водной поверхностью, повышает безопасность движения аппаратов на воздушной подушке, делает видимой саму трассу и уменьшает экологическое воздействие трассы на регион, так как птицы и звери не будут строить гнездовья и жилища на открытой поверхности воды, предпочитая заросли.

Маркировка трасс пассивными и активными маяками, размещение активных маяков на терминалах, входных и выходных створах ложа трассы на водораздельных возвышенностях и в точках изменения направления трассы и размещение пассивных маяков с двух сторон трассы способствует круглогодичному использованию трассы в дневное и ночное время и повышают безопасность движения по трассе. В сочетании с современными средствами космической навигации это дает возможность осуществить полный контроль за нахождением и перемещениями аппаратов на воздушной подушке на трассе, а при использовании автопилотов полностью автоматизировать эксплуатацию трассы и обслуживание региона.

Поскольку при прокладке трассы и возведении терминалов не требуется перемещения больших масс грунта, то снижаются материальные затраты на освоение труднодоступных регионов.

Изобретение позволяет осуществить программу освоения северных и сильнообводненных регионов и организовать перевозки по графику в ночное и дневное время на круглогодичной основе, независимо от климатических и погодных условий, за счет жесткой привязки транспортных средств к созданной трассе и терминалам и использования космической навигации для осуществления движения транспортных средств с высокой скоростью (до 100 км/ч) на автопилоте, контролируемом бортовой ЭВМ, соединенной с центральной диспетчерской и маяками, размещенными на трассе.

На фиг. 1 изображена общая схема прокладки трассы при транспортном освоении отдаленного болотистого региона; на фиг.2 разрез вдоль трассы при пересечении водораздельной возвышенности.

Способ осуществляют следующим образом.

Осваиваемый труднодоступный регион тундры представляет собой равнинную болотистую низину, имеющую цепочки низменных участков 1,2,3 и 4 поверхности (болота, мелководные водоемы и озера), разделенных невысокими плоскими водоразделительными возвышенностями 5,6,7 и 8. Часть территории занята заказником 9. На мелководном водоеме 3 имеется зона 10 с растительностью, выступающей над поверхностью воды осока и тростники. На осваиваемой территории расположены поселок 11 и фактория 12, которые также отнесены к объектам транспортного обслуживания.

Возводят базовый терминал 13 в поселке 11 и прокладывают участок 14 трассы с грунтовым ложем через водораздельную возвышенность 4 до выхода к низменному участку 1 мелководному водоему. Следующий участок 15 трассы прокладывают по низменному участку 1 и выполняют его с открытой водной поверхностью. По достижении очередной водораздельной возвышенности 6 прокладывают еще один участок 16 трассы с грунтовым ложем и далее прокладывают участки 17,18 и 19 до водораздельной возвышенности 8, на которой возводят промежуточный или базовый терминал 20. От терминала 20 прокладывают несколько участков трассы: через водораздельную возвышенность 8 и болотистую низменность 4 участки 21 и 22, и вдоль цепочки водоемов низменной поверхности 3 - участки 23 и 24. Целесообразно большую часть трассы прокладывать по низменным участкам поверхности, поскольку при этом снижаются материальные затраты на освоение региона. От участка 24 прокладывают ответвление 25 трассы, ведущее к фактории 12, где размещают концевой терминал 26.

Участки 14,16,18 и 25 трассы, проходящие по водораздельным возвышенностям, выполняют с грунтовым ложем. На поверхности грунтового ложа на ширину до 100 м проводят выравнивание поверхностного слоя грунта, например, с помощью аппаратов на воздушной подушке, оснащенных гидромониторами. Для аппаратов на воздушной подушке не нужно уплотнять грунтовое ложе трассы и достаточно убрать с нее камни, кустарник и кочки, сохраняя при этом сложившуюся структуру поверхностного слоя грунта на водораздельной возвышенности. При таком формировании ложа не вскрываются и не нарушаются подпочвенные водоносные горизонты, и таким образом сохраняется подземная гидрология водораздельной возвышенности.

Как показано на фиг.2, ложе грунтового участка трассы формируют с превышением 0,2-0,45 м над водной поверхностью смежного участка трассы (в рассматриваемом примере превышение ложа участка 16 над водной поверхностью участка 17 трассы). Это предотвращает перетекание воды между водоемами 1 и 2 и сохраняет сложившуюся гидрологическую обстановку. Превышения 0,2-0,45 м достаточно, чтобы предотвратить перетекание воды из верхнего водоема в нижний при волнении, вызванном ветрами или движением аппаратов на воздушной подушке. После выравнивания поверхностного слоя грунтового ложа на участках 14,16,18,21 и 25 проводят рекультивацию поверхностного слоя и воссоздают на грунтовом ложе растительный покров. В частности в поверхностный слой грунтового ложа вносят комплекс удобрений и высевают многолетние травы морозостойких культур, например, по методике, разработанной в институте северного луговодства в Якутске.

Минимальные требования к прочностным характеристикам грунтов на трассе позволяют учесть дополнительные ограничения на прокладку трассы. В частности, трассу прокладывают в обход заказника 9.

При прокладке трассы через зону 10 мелководного водоема 3 на участке 19 срезают растительность, очищая водную поверхность трассы, что улучшит условия движения по трассе и сохранит фауну водоема 3. В целом такое выполнение трассы позволит сохранить сложившуюся экологическую систему в регионе.

При прокладке трассу маркируют пассивными маяками 27, которые размещают по обе стороны трассы. В качестве пассивных маяков используют яркоокрашенные металлические щиты и отражатели, что дает возможность вести как визуальный, так и приборный (радиолокационный) контроль за движением транспортных средств аппаратов на воздушной подушке. Пассивные маяки устанавливают над растительностью на высоте не менее одного метра. На водных участках пассивные маяки располагают на воде плавающие маяки. Двойное назначение пассивных маяков повышает безопасность транспорта на трассе в дневное и ночное время и в условиях ограниченной видимости. На терминалах 13,20 и 26, в створах ложа участков 14,16,18 и 25 трассы и в точках 28 и 29 изменения направления трассы размещают активные маяки 30 радиомаяки, световые маяки, звуковые сигнализаторы, сирены и т.п. Для обслуживания аппаратов на воздушной подушке можно использовать и любые другие навигационные системы, в частности спутниковую систему навигации.

При наличии пассивных и активных маяков трасса может использоваться как в обычных, так и в экстремальных условиях (паводок, снежные заносы, наводнения и т.п.), так как для перемещения по ней аппаратов на воздушной подушке не требуется наличие жесткого покрытия трассы, и можно передвигаться, например, над затопленной трассой, ориентируясь на пассивные и активные маяки и спутниковую систему навигации.

Для выполнения всего комплекса работ при транспортном освоении труднодоступных регионов можно использовать современные и перспективные аппараты на воздушной подушке, оборудованные гидромониторами, косилками и другим инструментом, а также амфибии с малым удельным давлением на грунт, что подтверждает промышленную применимость заявленного способа.

Формула изобретения

1. Способ комплексного транспортного освоения труднодоступных регионов с использованием аппаратов на воздушной подушке, заключающийся в том, что возводят базовые, промежуточные и концевые терминалы и прокладывают между ними трассу по низменным участкам поверхности и разделяющим их водораздельным возвышенностям, при этом на низменных участках трассу выполняют с открытой водной поверхностью, а на водораздельных возвышенностях трассу выполняют с грунтовым ложем, формируют грунтовое ложе трассы с превышением над водной поверхностью смежного участка не менее 0,2 0,45 м и после формирования грунтового ложа проводят рекультивацию его поверхностного слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при рекультивации поверхностного слоя грунтового ложа воссоздают поверхностный растительный покров из многолетних трав или мхов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участках с открытой водной поверхностью срезают выступающую над водной поверхностью растительность.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что трассу маркируют активными и пассивными маяками.

5. Способ по пп.1 и 4, отличающийся тем, что пассивные маяки размещают с двух сторон трассы.

6. Способ по пп.1 и 4, отличающийся тем, что активные маяки размещают на терминалах, входных и выходных створах ложа трассы на водораздельных возвышенностях и в точках изменения направления трассы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2