Тема 2.1 Краткая история развития видов транспорта. Влияние рыночных условий экономики на работу транспорта. Логистика на транспорте

История развития отдельных видов транспорта и единой транспортной системы уходит в далекие времена и тесно связана с научными достижениями.

С изобретением колеса стал развиваться сухопутный транспорт. До этого применялся лишь «волок». На водном транспорте долгие годы в качестве двигателя использовался парус, на суше — различные животные.

Характерная черта транспорта — тесная связь с культурой и торговлей. Изобретение компаса, которое в конце XV в. привело к эпохе Великих географических открытий, значительно расширило возможности общения между странами.

Формирование транспорта общего пользования в Европе в 60-е гг. XVIII в. совпадает с эпохой промышленного развития. Паровой двигатель дал транспорту невиданную доселе мощь и вызвал бурный рост экономики, позволяя осваивать новые территории для проживания населения и производства различной продукции и расширять связи между городами и странами. Рост экономики, в свою очередь, дал толчок развитию транспорта для обеспечения нужд производства и вывоза продукции. Здесь прослеживается причинно-следственная связь между транспортом, экономикой и структурой общества.

Появление транспортных средств, работающих на электротяге (в частности, электрического трамвая), изменило облик города, так как уменьшение времени передвижения позволило расширить территорию города.

Появление реактивных двигателей сократило время на транспортировку грузов и пассажиров до минимальных значений, в связи с чем возросла, прежде всего, активность передвижения населения по странам и континентам. Развитие космического транспорта значительно расширило представления людей о космосе и предоставило возможности изучения других планет Солнечной системы.

Возникновение и развитие железнодорожного транспорта относится к первой половине XIX в. и напрямую связано с формированием капиталистического способа производства, ростом крупной промышленности (в частности, горнодобывающей), образованием национальных и мировых рынков, потребовавших быстрой, массовой, недорогой и достаточно регулярной перевозки грузов.

Первые лежневые дороги были проложены на железоделательных заводах, шахтах и рудниках (применялись в Великобритании с XIV в.).

Первые металлические рельсы были изготовлены в Великобритании в 1767 г. Начало строительства рельсовых дорог в России относится к концу XVIII в. Чугунная рельсовая дорога в России была построена в 1788 г. инженером Ярцевым на Александровском пушечном заводе в Петрозаводске, а затем — в 1808— 1810гг. на Алтае. Первый паровоз в России был построен отцом и сыном Черепановыми в 1834 г. на Нижнетагильском заводе Демидовых.

В 1803 г. Дж. и Р. Стефенсонами был построен первый паровозостроительный завод, что позволило открыть междугородную железнодорожную линию общего пользования. Железные дороги коммерческого назначения были построены во Франции (1828), США (1829), Бельгии и Германии (1835), Италии (1839), а также в Австралии, странах Азии, Африки и Южной Америки (50-е гг. XIX в.).

Первая железная дорога общего пользования в России была проложена между СанктПетербургом и Царским Селом в 1837 г. Перевозки осуществлялись английскими паровозами со скоростью до 60 верст/ч.2 В 1851 г. была построена двухпутная магистраль Москва—Санкт-Петербург протяженностью 611 км.

Рисунок – Первая железная дорога в России

Первые отечественные вагоны были построены в 1854 г. на Александровском заводе в Петербурге. Мощность первых паровозов была 30—40 кВт, а к началу XX в. она достигла 600—1000 кВт. К этому же времени относятся первые попытки создания новых видов тяги: дизельной (тепловозной) и электрической. Магистральные тепловозы в России были построены в 1924 г. Впервые электротяга была применена в США в 1895 г., а в России — в 1926 г. В 1929 г. открыли сообщение на электротяге между Москвой и Мытищами. Электротяга является экономически выгодной, не загрязняет окружающую среду, что особенно важно, если железная дорога проходит в тоннелях (известны случаи отравления машинистов в тоннелях паровозным дымом). Применение электротяги способствовало развитию метрополитена. Так, время появления первых линий подземки в Лондоне — 1863г., Нью-Йорке — 1868 г., Будапеште — 1896 г., Париже— 1900 г., Берлине — 1902 г.

Железные дороги со второй половины XX в. стали развиваться как межгосударственные и даже межконтинентальные. Примерами могут служить межгосударственная сеть железных дорог Европы и железные дороги России, через которые осуществляются евро-азиатские связи (подробнее см. разд. 6.3).

Усиление международных торговых отношений, развитие науки, экологическая ситуация и энергетические проблемы потребовали модернизации и совершенствования железнодорожного транспорта, которому нет альтернативы в дешевых массовых и экологически чистых перевозках, что особенно заметно с 80-х гг. XX в., когда удалось значительно повысить скорости на железных дорогах мира.

Конец XIX — начало XX в. характеризуется появлением и развитием автомобильного транспорта (от греч. autos — сам и лат. mobilis— подвижный, легко двигающийся).

В 1752 г. крестьянин Казанской губернии Л. Шамшуренков сконструировал «самобеглую коляску», демонстрация которой проходила в Санкт-Петербурге.

В 1791 г. талантливый самоучка Иван Кулибин продемонстрировал трехколесную «самокатку», в которой были коробка передач, маховик и другие детали. Управление производилось педалями, скорость составляла до 10 км/ч.

Паровые автомобили появились во Франции (1769 г., изобретатель Ж.Кюньо), Великобритании (1800 г., изобретатель Эванс; 1801 г., изобретатель Тревитик и др.) и других странах.

От двухцилиндровой паровой машины с автоматическим распределением пара (1766 г., изобретатель Иван Ползунов) до автомобиля на бензиновом двигателе (1862 г., изобретатель Э.Лену-ар) прошло почти 100 лет, в течение которых продолжались поиски новых вариантов движения.

В 1899 г. И.Романов создал электрический автомобиль. Можно сказать, что автомобиль не является изобретением одного человека, так как каждый разработчик добавлял в него новые части. Так, германский инженер Бенц (основатель фирмы «Даймлер-Бенц») соединил уже изобретенную коляску и двигатель внутреннего сгорания Даймлера и усовершенствовал их.

Официально первыми создателями отечественного автомобиля считаются Е.Яковлев и П.Фрезе (1896). Большой вклад в развитие грузового автомобиля внес Б.Луцкий.

Создание специализированных автомобилей позволило осуществлять связь между городами.

В 1801 г. крепостной слесарь Е.Артамонов построил первый двухколесный металлический велосипед. Затем создавались паровой, водяной, электрический, складной велосипеды. Многие узлы и конструкции велосипеда в дальнейшем стали деталями автомобиля.

Водный (речной и морской) транспорт появился за 6 —4тыс. лет до н.э. Парус изобретен за 3 тыс. лет до н.э.

Первые суда представляли собой плоты, катамараны, бурдюки, выдолбленные или выжженные из стволов деревьев, челноки из шкур (калки), лодки из глины и т.д.

Необходимость увеличения грузоподъемности привела к переходу к наборным судам (каркас обшивка). Первыми движителями служили шесты, весла (до трех ярусов, а на весле — до 12 гребцов). Существовали универсальные суда — галеры. Гребные суда использовались до XVIII в. (в основном в военных целях).

На территории России в IX в. началось освоение Черного и Каспийского бассейнов, в начале XVII в. — освоение бассейна Северного Ледовитого океана, к середине века — освоение дальневосточных морей. В конце XVII — начале XVIII в. Петр I построил порт в Архангельске, в 1703 г.— заложил Санкт-Петербург на Балтийском море. Позднее на Черном море были основаны порты Херсон (1778), Севастополь (1784), Одесса (1794).

Наивысший расцвет флота — вторая половина XIX в. (грузоподъемность — 5 — 6 тыс. т, скорость — 33 км/ч и более). Железный корпус судна появился в середине XVII в. Паровая машина стала применяться с 1807 г. в США, с 1815 г. в России. Морской колесный пароход был построен в Великобритании в 1818 г. В XIX в. применяли гребной винт, в XIX—XX вв. появились паровые турбины, дизели (тепловозы). В России в 1903 г. изобрели дизель-электроход. В 1899 г. построен русский ледокол «Ермак».

Относительно небольшая скорость движения морских судов требовала разработки новых принципов движения. Стали разрабатываться две основные идеи: движение над водой и под водой.

Идея создания корабля, как бы висящего над волнами, была выдвинута шведом Э. Сведенборгом в 1716 г. Через 140 лет архитектор Архангельской губернской строительной и дорожной комиссии Иванов предложил проект судна на воздушной подушке, но паровая машина оказалась слишком тяжелой и проект отклонили.

В России работы над судами на воздушной подушке начались в 1927 г. под руководством профессора В.И.Левкова. Построенные катера уже в 1937 г. развивали скорость около 120 км/ч. Построенное в 1953 г. в Англии судно на воздушной подушке проходило пролив Ла-Манш с 250 пассажирами и 30 автомобилями на борту за 40 мин вместо 1,5 ч, требующихся для обычного транспортного средства.

Недостатком судов, в которых применяют скэги (подробнее см. разд. 4.9), в отличие от конструкций с так называемыми «юбками», т.е. устройствами, сдерживающими воздух под днищем корпуса, является невозможность их выхода на берег и необходимость строительства пристани. Суда с «юбочной» конструкцией могут использоваться на воде, в том числе на мелководье, на суше и на льду.

Возможность применения атомных двигателей позволяет строить суда и паромы даже для океанского плавания, где из-за ветро-волнового режима высота судов должна быть не менее 3 м над поверхностью воды, что обуславливает увеличение мощности двигателей.

Другим видом конструкции явились суда на подводных крыльях. Первый патент на идею был получен во Франции в 1891 г. российским подданным Ш. де Ламбером. Скорость построенного им в 1897 г. катера заметно возросла, однако движение крыла в воде не обеспечивало устойчивости судна. Вплоть до 30-х гг. XX в. строительство кораблей на подводных крыльях шло без серьезных теоретических расчетов. Проблема была в том, что поведение подъемной силы крыла в жидкости и на границе раздела двух сред «воздух—вода» значительно сложнее, чем в воздухе (самолетостроение имело уже достаточно разработанную теорию поведения крыла в воздушной среде). Эта проблема была решена в 1937 г. М.В.Келдышем и М.А.Лаврентьевым. В России разработкой судов на подводных крыльях занимался выдающийся конструктор Р.Е.Алексеев (19161980). В 1957г. открылось регулярное пассажирское движение по линии Горький —Казань на крылатом корабле «Ракета», разработанном под его руководством. Корабли на подводных крыльях движутся практически без качки. Опрос пассажиров показал, что суда на подводных крыльях предпочтительнее в 99 случаях из 100 по сравнению с судами на воздушной подушке.

Рисунок – Теплоход на подводных крыльях

Воздушная подушка и подводное крыло позволяют повысить скорость до 200 км/ч, в то время как авиация достигла средней скорости 1000 км/ч, а в отдельных случаях — 2500 км/ч. Рыночная конкуренция на транспорте потребовала и от водных его видов дальнейшего повышения скоростей, что привело к созданию экранопланов. Эта задача появилась более 50 лет назад, но пока не решена окончательно.

В 1-й четверти XX в. появился воздушный транспорт.

Освоение воздушного пространства издавна является сокровенной мечтой человечества, что подтверждается различными мифами, в том числе об Икаре и Дедале, сказками о коврах-самолетах, пророческими фантазиями Ж.Верна. Во II в. до н.э. в Китае запускали бумажных змеев, созданных по определенным принципам аэронавтики.

Механизм образования аэростатической подъемной силы был открыт Архимедом еще в III в. до н. э. Но подняться в воздух человек смог только через 2 тыс. лет.

Развитие летательных аппаратов, способных совершать полеты над Землей, шло по двум направлениям: создание аппаратов легче воздуха (воздушный шар, аэростат (от греч. aer — воздух и Ш1ог — стоящий, неподвижный), дирижабль (от франц. dirigiable— управляемый), или управляемый аэростат) и создание аппаратов тяжелее воздуха (самолет, вертолет, или, по зарубежной терминологии, геликоптер, — основные средства авиации (от лат. ЙУЙ -птица) и воздухоплавания).

Над осуществлением идеи полета работали многие ученые и изобретатели. Так, в 1475 г. Леонардо да Винчи, выдающийся художник, архитектор и талантливый инженер-механик, сделал эскизы вертолетов и планеров с мускульным приводом, один из которых имел вращающиеся винтовые поверхности, другой машущие крылья. Эскизы появились как результат исследования скелетов птиц и человека. Великий русский ученый М.В.Ломоносов в 1754 г. построил аэродинамическую машину — действующую модель вертолета. Это первая в мире разработка летательного аппарата тяжелее воздуха, подтвержденная документально. В 1783 г. в Париже прошел испытания воздушный шар братьев Ж.-М. и Ж.-Э. Монгольфье, наполненный теплым воздухом от огромного костра. В том же году другой французский ученый Ж. Шарль разработал аэростат, наполняемый более легким газом — водородом.

В 1799 г. английский ученый Дж.Кейли предложил аппарат с неподвижным крылом, затем построил планеры для полета человека. В 1852 г. совершил первый полет дирижабль объемом 2,5 м3 с воздушным винтом, приводимым во вращение паровой машиной. Полеты на планере принесли известность немецкому ученому О. Лилиенталю (1981). В России в 1893—1894 гг. был спроектирован цельнометаллический дирижабль. В Германии в 1900 г. были продемонстрированы полет жесткого каркасного дирижабля конструктора Ф. Цеппелина. В 1883 г. знаменитый русский ученый А.Ф. Можайский построил самолет с паровой машиной для привода в действие воздушных винтов, однако ни его самолет, ни самолеты ученых других стран того времени с аналогичной силовой установкой успеха не имели.

Рисунок – Планер О. Лилиенталя

Первый пилотируемый полет аэроплана с бензомоторной силовой установкой состоялся в 1903 г. в американском местечке Китти-Хок в Северной Каролине. Изобрели, построили и испытали воздушную машину американцы — братья У. и О. Райт.

Рисунок – Аэроплан братьев У. и О. Райт

В конце 1906 г. поднялся в воздух первый европейский аэроплан конструкции Альберто СантосДюмона, и центр развития авиации переместился во Францию. Француз Л.Блерио впервые перелетел через пролив Ла-Манш за 37 мин (ширина пролива 40 км) в 1909г.

Рисунок – «Блерио XI» - первый моноплан, пролетевший через пролив Ла-Манш (1909)

Авиация начала служить человеку, когда ей едва исполнилось 7 лет. В 1911г. Г.Пекетт впервые перевез на самолете почту. Произошло это в Индии. Это можно считать открытием регулярной почтовой линии. 4 июля 1911 г. можно считать днем рождения грузовых воздушных перевозок. В этот день пилот доставил заказчику коробку с лампами от компании «Дженерал электрик».

В России первые полеты самолетов отечественных конструкторов И.И.Сикорского, А.С.Кудашева и Я.М.Гаккеля начались с 1910 г. В это время можно выделить три направления развития авиации: легкие самолеты, тяжелые самолеты и гидропланы — на поплавках и лодочные гидросамолеты. Уже в 1913 г. русские конструкторы во главе с И.И.Сикорским построили самолет с полетным несом 4,2 т. Знаменитый отечественный самолет «Илья Муромец» (1915) вмещал до 14 человек и имел скорость до 90 км/ч. В 1918 г. основоположник аэродинамики Н.Е.Жуковский создал лабораторию, позднее реорганизованную в Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е.Жуковского (ЦАГИ).

В историю вошел беспосадочный перелет из СССР в США через Северный полюс, осуществленный экипажем под руководством В.П.Чкалова. Историческим стал рекордный по дальности перелет Москва—пос. Керби, осуществленный женским экипажем в составе В.С.Гризодубовой, М.М.Расковой и П.Д.Осипенко.

Появилась целая плеяда отечественных конструкторов: С. В. Ильюшин (самолеты Ил), А.Н.Туполев (самолеты Ту), Антонов (самолеты АН), П.О.Сухой (самолеты Су), А.С.Яковлев (самолеты Як), С.А.Лавочкин (самолеты Ла), А.И.Микоян и М.И.Гуревич (самолеты МиГ), М.Л. Миль (вертолеты Ми), П. И. Камов (вертолеты Ка) и др.

Первые полеты гражданской авиации начались в 1924 г. по маршруту Москва — Нижний Новгород, а в 1925 г. в России была открыта первая международная линия Москва —Берлин.

После революции 1917 г. в России интенсивно развивалось дирижаблестроение. Начиная с 30-х г. XX в. воздушных гигантов стали вытеснять самолеты. Интерес к дирижаблям резко упал, когда они один за другим начали сгорать при авариях. Однако к началу 70-х гг. вновь вспомнили о преимуществах дирижаблей:

-большая грузоподъемность;

-низкий расход топлива;

-практически неограниченные дальность и продолжительность полета.

Большое достоинство использования дирижаблей заключается также в том, что для них не нужны аэропорты со взлетно-посадочными полосами.

В 1950-х гг. начала развиваться реактивная авиация, позволившая достичь скорости 2500 км/ч (отечественный Ту-144 и зарубежный французско-английский «Конкорд»).

1980-е гг. характеризуются развитием воздушно-космических аппаратов многоразового использования, сочетающих достоинства авиационной и космической техники, например «Буран» (Россия), «Шаттл» (США). Многоразовые корабли напоминают реактивный самолет с треугольным крылом. Кабина экипажа герметизирована. Грузовой отсек может открываться в космосе, «выпуская» спутник или выгружая конструкции орбитальной станции. «Шаттлы» имеют стыковочные узлы с переходными отсеками, которые позволяют им причаливать к международной космической станции.

Непрерывные виды транспорта, в частности трубопроводный транспорт, появились в глубокой древности (примерно 7000 лет назад) в виде водопровода, в котором вода передавалась по бамбуковым трубкам. В Древнем Египте и Китае использовались водоподъемные устройства по типу современного ковшового элеватора, скребкового и винтового (архимедов винт) конвейера. В XV— XVI вв. деревянные винтовые конвейеры начали применять в мукомольном производстве. В 1764 г. механик Е. Г. Кузнецов в Нижнем Тагиле соорудил многоковшовый подъемник для подъема руды. В 1860 г. А.Лопатин на сибирских золотых приисках применил систему ленточных конвейеров из холста, а затем из кожи и стали -для транспортировки песка и гальки.

Первый нефтепровод был построен в США в 1865 г. В России в 1878 г. на нефтепромыслах Баку открыли трубопровод длиной 10 км с диаметром трубы 76 мм, который был разработан инженером В. Г. Шуховым. Патент передачи твердых грузов по трубопроводам был разработан в 1889 г.

Трубопроводный транспорт применяется в нашей стране для перекачки природного газа с конца 1940х гг., так как до Второй мировой войны в России не было промышленного производства газа, существовали только местные небольшие газопроводы для перекачки газа, получаемого с помощью перегонки из древесины, угля, нефти.

Трубопроводный транспорт способствует развитию внешнеторговых связей с зарубежными странами, которым Россия продает нефть и газ (основной источник бюджета страны). Некоторые трубопроводы строятся на компенсационной основе, т.е. страны, покупающие в России сырье, участвуют в поставке труб и строительных работах при прокладке трубопроводов.

Выработка и передача электроэнергии интенсивно началась в России в конце XIX в., а Единая энергетическая сеть стала образовываться с 1920 г. по плану ГОЭЛРО. Основными источниками электроэнергии были тепловые станции, работающие на угле и торфе, гидроэлектростанции, вырабатывающие ток напряжением 400 — 500 кВ, и лишь значительно позже появились атомные станции, вырабатывающие ток напряжением 750 кВ и более. Россия продает электроэнергию за рубеж благодаря наличию крупных гидроэлектростанций: Красноярской, Саяно-Шушенской, Братской, Усть-Илимской и др.