Mijloacele de transport ale secolului XXI

Transporturile maritime

Excluzând influenţele externe datorate vântului, valurilor, curenţilor sau unor obiecte, mişcarea unui corp prin apă se datorează reacţiunii la accelerarea unei mase de fluid în direcţie opusă mişcării corpului. Acestei mişcări i se opune o forţă hidrodinamica generată de mişcarea corpului prin fluid.
Omul primitiv era departe de aceste noţiuni teoretice, dar suficient de inteligent pentru a găsi soluţii practice. El a descoperit, astfel, că o prăjină de lemn este superioară braţelor la vâslit, că ascuţirea capetelor buşteanului îi micşorează rezis¬tenţa la înaintare şi, deci, este nevoie de un efort mai mic pentru a-l deplasa, că dacă scobeşte buşteanul câştigă spaţiu pentru mai multă sarcina utilă ş.a.m.d.
Primele bărci au fost pluta sau canoe. Aceasta din urmă era cioplită din trunchiul arborilor tropicali sau din zone temperate. In unele cazuri, pe canoe se monta şi un cadru de lemn pentru a întări structura de rezistenţă. In Statele Unite ale Americii, o astfel de canoe ajungea la o lungime de 14 m.
Egiptenii foloseau schiful, fabricat din legături de tulpini de papirus. Aceste ambarcaţiuni erau ideale pentru pescuitul pe Nil. Fiind foarte uşoare, erau uşor de transportat. Echipate cu vâslaşi şi pânze, puteau transporta pasageri sau mărfuri.
Incă din epoca bronzului sau chiar mai devreme, construcţia bărcilor a evoluat constant. In Egiptul antic au apărut primele nave construite din bucăţi de lemn prinse în bolţuri de un cadru, formând învelişul exterior.
In nordul Europei, în secolul X, vikingii obişnuiau să lege scândura de scheletul navei, rezultând astfel o structură flexibilă, relativ rezistentă. Mai târziu, s-au folosit cuiele, care erau introduse prin scânduri în cadru.
In zona mediteraneană, urmând tehnicile egiptene, s-au folosit plăci de metal introduse între scândură şi cadru, prinse în cuie. Aceste metode s-au îmbunătăţit foarte puţin cu trecerea timpului, până în secolul al XIX-lea, când s-au abandonat vechile metode.
In 1918, în Statele Unite ale Americii, s-au pus bazele unei noi metode de fabricare a navelor. Aceasta consta în alipirea mai multor panouri mari de schelet, în straturi.
Navele acoperite cu vele. Cu timpul, bărcile au început să fie acoperite cu o pânză groasă. Aceasta se numea velă şi se întindea peste partea exterioară, fiind prinsă cu cleme.
Vapoarele cu vâsle şi vele. Spre sfârşitul Evului Mediu, ţările din nordul Europei au renunţat la vâsle, adoptând sistemul cu vele. In ţările mediteraneene, s-au folosit, până în anul 1571, galerele, care erau nave cu vâsle. Acestea au fost înlocuite de nave atât cu vâsle, cât şi cu vele, numite galioane.
In anul 1857, şi-au făcut prezenţa vapoarele cu structura metalică şi înveliş exterior din lemn, iar mai târziu in totalitate metalice. Ultimele de acest fel au fost cele australiene care transportau grâne. In SUA, au navigat până după primul război mondial. Acestea puteau transporta mari cantităţi de produse şi nu era necesar un echipaj prea numeros.
Alte materiale folosite. După al II-lea Război Mondial bărcile de aluminium au devenit populare, de obicei în forma de canoe sau ambarcaţiuni simple pentru pescuit. Pentru bărcile gonflabile (pneumatice), mai sunt folosite ca materiale noi materialele impermeabile.
In zilele noastre, cele mai multe ambarcaţiuni sunt fabricate din materiale plastice. Plasticul, în combinaţie cu catalizatori, se întăreşte, turnat în forma unei bărci cu o structură solidă şi uşoară.

Clasificare. Mijloacele de transport pe apă se clasifică dupa modul de propulsie folosit: cu pânze care folosesc forţa vântului, cu vâsle, cu diverse tipuri de motoare.

Metode de propulsie. Mult timp, bărcile erau puse în mişcare cu ajutorul vâslelor sau al forţei vântului. In acest caz, se numeau bărci cu vele. Apariţia motorului cu abur şi-a spus cuvântul şi asupra navelor maritime în secolul al XlX-lea, când aceste motoare au apărut în mărimi mai mici, pentru a putea intra în cala navei. Folosirea acestui tip de motor nu a durat prea mult, pentru că apăruse şi motorul cu ardere internă.
Propulsiile cu motor cu abur, cu vele sau cu vâsle au rămas opţiuni pentru vaporaşele de vacanţă, sporturi sau hobby-uri.

Trenuri si cai ferate

Proiectanţii circulaţiei susţin cu toată certitudinea că pentru transportul intern de mărfuri si călători cel mai bun mijloc rămâne calea ferată . Drumurile aglomerate , lungile întârzieri înspre şi dinspre aeroport i-a întors pe mulţi către calea ferată .

Limitele posibilitatilor tehnice au fost tot timpul asediate de ingineri , astfel ca si azi mai cunoastem numele locomotivelor cu aburi ce au stabilit recorduri de viteza . De exemplu , o locomotiva cu aburi a companiei New York Central a stabilit in 1893 recordul de viteza de 181 km/h . Circulatie cu o asemenea viteza in traficul vremii era imposibila . Introducerea tehnologiilor moderne dupa era locomotivelor cu aburi a adus multe schimbari in practica multor retrele de cai ferate pe plan mondial .

Cu toate ca au foarte multe avantaje , locomotivele Diesel nu au fost niciodata asa spectaculoase si populare ca monstrii actionati de forta aburului . Fata de locomotiva cu aburi , care necesita un timp indelungat pentru fierberea apei , locomotiva Diesel porneste aproape instantaneu si se opreste la fel de repede . Necesita ingrijire mai putina , iar combustibilul utilizat este de patru ori mai eficient decat lemnul sau carbunele .

Locomotivele Diesel-electrice

Locomotivele Diesel au fost perfectionate in locomotivele Diesel-electrice : in acestea motorul Diesel actioneaza un generator de curent , iar curentul produs actioneaza la randul sau motoarele electrice cuplate la osiile rotilor . Din aceasta clasa , cel mai rapid tren este trenul Diesel-electric Intercity nr125 al Cailor Ferate Britanice , care circula cu viteza de 200 km/h in traficul curent . Recordul mondial de viteza il detine tot o locomotiva de acest tip , cu viteza de 257 km/h .

Electrificarea

Caile ferate moderne tind catre electrificare . Orincipiul trenului electric este mai simplu , mai fiabil si mai ecologic decat trenurile actionate de locomotive Diesel sau Diesel-electrice . Pentru alimentarea locomotivei electrice se utilizeaza doua sisteme . Dupa primul sistem curentul este colectat dintr-un conductor aerian - adica dintr-un conductor intins deasupra caii de rulare - printr-un pantograf (colector cu eclize) , iar dupa al doilea sistem curentul se colecteaza cu un sir de perii colectoare metalice sau cu un papuc de alunecare dintr-un al treilea fir de sina intins langa calea de rulare . In amandoua cazurile circuitul se inchide prin rotile motoare ale locomotivei si prin cele doua fire de sina .

Locomotivele electrice sunt folosite universal atat pentru rute scurte , cat si pentru trenuri de mare viteza , in transporturi interurbane . Principalele calitati pe care le au : prin exploatarea lor nu se polueaza mediul inconjurator si sunt silentioase . Modernizarea lor presupune inca multe posibilitati . Unul din sistemele studiate se compune din module asemanatoare autobuzelor , cu un randament bun , foarte economice , module care se cupleaza intre ele pentru rutele mai lungi , interurbane . La sosirea intr-un oras mare (nod de cale ferata) modulele care merg in alta directie se decupleaza de pe trenul rapid si impreuna cu calatorii lor ,

se cupleaza la un tren care pleaca intr-o cursa pe linii locale .

Sisteme de siguranta

Fatade numarul mare de calatori care folosesc zilnic trenul zilnic trenul ca mijloc de transport , cat si fata de distantele mari care cuprind caile ferate pe plan mondial , accidentele feroviare sunt foarte putine . Acest rezultat deosebit se datoreaza sistemelor de indicatoare de bloc (distante) si a sistemelod de bloc de sector dezvoltate in ultimii ani . Pe o retea de cale ferata, pe linii care se imbina sau se intersecteaza , in perioada de varf pot circula mai multe sute de trenuri cu viteza diferita . Trenurille de interes local sau marfarele nu pot ocupa calea in fata trenurilor rapide interurbane , chiar daca circula pe aceeasi ruta . Respectarea acestui deziderat intra in sarcina centrului de siguranta a circulatiei a operatorilor locali si a circuitelor electrice si electronice .

Inginerii care se ocupa de sistemele de siguranta si semnalizare cunosc in fiecare moment pozitia fiecarui tren din trafic , urmaresc si dirijeaza mersul lor in reteaua de cale ferata . In retelele moderne , atat conductorul , cat si operatorul sistemului de siguranta al circulatiei sunt in contact permanent cu operatorul sistemului de semnalizare , prin contact radio sau telefoane montate langa linia ferata . Rolul esential in sistem o au insa senzorii , mecanismele de reglare , circuitele electrice si electronice care asigura respectarea regulilor de circulatie cu vehicule distantate intre ele . La unele retele de cale ferata mai vechi mecanismele de reglare erau asezate langa calea ferata si actionau mecanic , de exemplu schimbarea luminii semaforului in rosu din verde dupa trecerea trenului . Aceste sisteme s-au dovedit a fi foarte bune atunci cand trenurile circulau cu viteza mica , dar la trecerea trenurilor expres de mare viteza din cauza vibratiilor produse , aceste mecanisme practic se dezmembreaza .

Circulatiea in sistemul bloc de cale este un sistem incercat , de incredere si universal aplicabil . In acest sistem linia ferata este impartita in blocuri (sectoare) lungi de 2.5km si intr-un asemenea bloc se poate afla un singur tren . Intrarea si iesirea trenului in si din bloc este dirijata cu semnalizatoare actionate manual sau automat .

Operatorul semnalizatoarelor actionate manual supravegheaza unul sau doua blocuri si anunta ceilalti operatori daca are ocupat vreunul din blocurile de care raspunde . In retele mari acest sistem s-a dovedit a fi greoi deoarece la o defectiune a sistemului de comunicatii trebuie suspendat traficul . La retele cu trafic intenes si cu trenuri de mare viteza este imperios necesara automatizarea .

Dirijare centralizata

La circulatia in sistemul bloc de cale automatizata mecanismele ce deservesc traficul, ca de exemplu macazurile , semafoarele si senzorii sunt legate in circuite electronice logice . Astfel intre trenurile aflate in trafic trebuie mentinuta doar o distanta minima . O componenta importanta a acestui sistem este frana de tren automata care intra automat in functiune daca se constanta inoperabilitate cauzata de greseli umane , comportament irational , pierdere momentana de memorie sau chiar un infarct . De exemplu , daca conductorul nu ar opri trenul la semnalul rosu al semaforului , atunci frana de tren automata sesizeaza aceasta stare de fapt si actioneaza franele trenului .

Deplasarea trenului in bloc e sesizata prin detectarea curentului scurs din roti in firele de sina . Cand trenul a intrat in bloc , blocurile invecinate primesc semnale de atentionare in toata perioada in care trenul se afla in interiorul blocului . Deci transmiterea informatiilor dintre tren si operatorii de circulatie se face prin firele de sina ; acest principiu sta la baza celui mai dezvoltat sistem de dirijare al traficului feroviar - dirijarea centralizata (Centralized Traffic Control , scurtat CTC ) . El include in ansamblul sau mai multe subsisteme de mare capacitate , ca de exemplu sistemul de control al blocurilor si sistemul de semnalizare a blocurilor . Cuprinde suprafete mari de cale , urmareste si dirijeaza circulatia multor trenuri , care astfel circula rapid si in siguranta pe reteaua de cale ferata . Fiecare tren are un cod propriu , vizibil pe monitorul de evidenta caii si a pozitiei momentane a fiecarui tren de pe reteaua de cale ferata .

Transportul de marfuri

In reteaua de cale ferata majoritatea semnalizatoarelor si a macazelor sunt de regula dirijate dintr-un centru de comanda . Aici operatorii intocmesc diagramele de circulatie unde fiecare tren are fixata o ruta sigura pe care este introdus prin actionarea semnalizatoarelor si a macazurilor corespunzatoare . De aici dirijarea sa este preluata de sistemul automatizat . Acest sistem este atat de sigur si de eficient , incat unele societati de transport utilizeaza un singur fir de cale economisind astfel bani si spatiu . Daca doua trenuri se apropie unul de altul pe acelasi fir de cale , atunci operatorul central muta un tren pe o cale anexa pana cand celalalt tren paraseste zona .

Transportul de calatori este numai una din sarcinile societatilor de transport feroviar . La fel de important si mult mai profitabil este transportul de marfuri . In privinta cantitatii de marfuri transportate si a distantelot de transport , pe primul loc se afla Rusia , urmata de SUA si China . In SUA functioneaza cateva sisteme de transport de marfuri ultraperfectionate , computerizate . Computerul stabileste programul de drum al fiecarui vagon de marfa in parte . Acest program este urmarit in mod amanuntit de la plecare pana la statia de destinatie . In triaje vagoanele sunt sortate in functie de tipul vagonului , de natura marfii si dupa gara de destinatie . Daca statiile de triere se afla pe un teren plat , vagoanele se triaza cu ajutorul locomotivelor . De regula se foloseste forta gravitationala si vagoanele se triaza pe o ridicatura denumita cocoasa - metoda mai rapida si mai eficienta . La intrarea pe teritoriul statiei de triaj , vagoanele sunt identificate de senzori fotoelectrici

Vagoanele de marfuri sunt impinse pe cocoasa triajului , se cantaresc si se imping de pe cocoasa , fiind dirijate spre liniile corespunzatoare , unde se compun diferite trenuri . Computerul regleaza prin franele montante pe sine viteza de coborare a vagoanelor , astfel ca vagoanele se ciocnesc cu forta necesara doar pentru actionarea mecanismului de cuplare .

Abia aparusera locomotivele cu aburi si imediat s-au inceput cercetarile dupa modalitati de tractiune mai bune si mai eficiente . Una dintre posibilitati ar fi fost sistemul de deplasare a trenului cu presiune atmosferica , montata intr-o teaava de mari dimensiuni amplasat pe linia ferata . Aceasta idee a fost abandonata o data , dar s-a reluat din nou cu diferenta ca acum trenul este introdus intr-un tunel ca pistonul intr-o teava . Se inspira tot aerul din fata trenului , iar presiunea mult mai mare din spatele trenului ar asigura forta necesara pentru o deplasare rapida .

Un astfel de prototip functioneaza la Porto Alegre in Brazilia , unde pe un traseu circular de 6,4 km se atinge viteza de 70 km/h , dar aceste trenuri ar putea atinge si viteza de 800 km/h .

O alta modalitate foarte promitatoare ar fi trenurile pe perna magnetica (sau levitatie magnetica,MAGLEV ) . Magneti puternici mentin trenul deasupra liniei , din care cauza deplasarea trenului este foarte lina si silentioasa . Trenurile Maglev folosesc pentru deplasare un motor electric liniar inductiv .

O alta varianta a trenurilor MAGLEV foloseste perna electromagnetica.Pe trenul care se deplaseaza pe o linie formata dintr-o singura sina sunt montati electromagneti puternici astfel ca in stationare acestia se afla sub magnetii liniei , ridicand astfel si trenul .

Societatea Central Japan Railway Company proiecteaza pentru secolul XXI un tren MAGLEV pentru transport de persoane . Acesta este Linear Express cu viteza de deplasare de 500 km/h si ar scurta durata de deplasare dintre Tokyo si Osaka la 1 ora , distanta pentru care astazi sunt necesare 3 ore .

Intre timp , reducerea timpului de deplasare s-a reusit si prin modernizarea sistemelor clasice . La acest capitol francezii au rezultatele cele mai bune cu TGV-ul . TGV-ul este un tren electrin care se deplaseaza pe cale ferata clasica , dar are o inclinare speciala in curbe . Pana la tunelul de sub Canalul Manecii calatorii sunt transportati cu TGV-ul , iar transportul intre Paris si Londra dureaza numai 3 ore .

Transporturile aeriene

Transportul aerian a revoluţionat transportul global, reducând dramatic timpul necesar călătoriei pe mari distanţe. Călătoriile peste oceane, care ar fi putut dura săptămâni sau chiar ani, acum pot fi făcute în câteva ore.

Avioanele. Avioanele sunt vehiculele mai grele decât aerul, care folosesc aripi pentru a produce portanţă. Avioanele transportă oameni, mărfuri, poştă, etc. Avionul a revoluţionat de asemenea şi războiul. Multe descoperiri în domeniul aeronauticii, cum ar fi motorul cu reacţie, au fost descoperite de savanţi şi ingineri militari.

Primul zbor pilotat al unui avion a avut loc în 1903, fiind realizat de fraţii Wright la Kitty Hawk, în Carolina de Nord, S. U. A. Odată cu îmbunătăţirea tehnologiei, zborurile mai lungi au devenit posibile. Zborul aviatorului american Charles Lindbergh peste Atlantic, în 1927, a ajutat la trezirea interesului public pentru călătoriile aeriene intercontinentale.

Dezvoltarea tehnologică a produs avioane mai mari, mai rapide şi mai durabile. Introducerea motorului cu reacţie în 1941 a ajutat la inaugurarea avioanelor cu reacţie în zborurile comerciale de după cel de-al doilea război mondial. Primul zbor al unui avion comercial cu reacţie în S. U. A. a avut loc în 1958 şi a fost făcut de către un Boeing 707. Boeing-ul 747 Jumbo Jet, care are o capacitate de peste 300 de locuri, a intrat în serviciu în 1970. Supersonicul franţuzesc Concorde şi-a început serviciul în 1972.

Elicopterele. Un elicopter obţine portanţă de la un set de palete rotoare, şi nu de la aripi fixe, aşa cum fac avioanele. Elicopterele sunt folosite în oraşe pentru a transporta călătorii din zonele suburbane la aeroporturi. Elicopterele asigură de asemenea evacuare medicală şi acces la zone greu de ajuns, cum ar fi platformele petroliere şi regiunile muntoase. Elicopterele sunt de asemenea importante vehicule militare. Forţele militare le folosesc pentru transportul de mărfuri, evacuare medicală şi pentru luptă.

Prima ridicare a unui elicopter de la sol a avut loc în 1907, când un elicopter francez s-a ridicat de la sol timp de câteva secunde. Totuşi, mai era nevoie de multe ajustări până când elicopterele să poată deveni practice. Germania a produs primul elicopter practic în 1936, iar Armata S. U. A. a produs primul elicopter echipat pentru luptă în 1942. Elicopterele au fost folosite prima dată în scopuri militare în timpul celui de-al doilea Război Mondial.

Vehiculele mai uşoare decât aerul. Baloanele şi dirijabilele sunt vehicule mai uşoare decât aerul, care se bazează pe aer cald sau gaze mai uşoare decât aerul pentru a obţine portanţă. Baloanele se bazează pe curenţii de aer pentru propulsie şi sunt folosite mai ales pentru recreere sau cercetări asupra vremii de mare altitudine. Dirijabilele şi zeppelinele, combină un balon cu gaz mai uşor decât aerul, cu elice pentru navigaţie şi manevrabilitate.

Dirijabilele erau folosite odinioară pentru transportul de pasageri şi promiteau mult ca mijloc de transport. Totuşi, popularitatea lor a scăzut după câteva accidente majore, incluzând catrastrofa dirijabilului german Hindenburg, în New Jersey, în 1937. Astăzi, mici zeppeline care folosesc heliu sunt folosite pentru scopuri publicitare. Ele pot fi deseori văzute la evenimentele sportive majore.

Transporturile rutiere

Transportul rutier efectueaza deplasarea in spatiu a bunurilor si oamenilor cu ajutorul autovehiculelor care sunt mijloace de transport autopropulsate.
Ca particularitate a acestor mijloace de transport se remarca faptul ca dispun de o mare mobilitate, putand fi intrebuintate, in functie de vreme, pe orice fel de drum. Transportul auto ofera posibilitatea incarcarii marfii direct de la punctul de expediere si descarcarea ei direct la punctul de destinatie, fara a fi necesare transbordari si manipulari suplimentare.
Mijloacele de transport auto se deplaseaza cu viteze mari ca urmare a vitezei comerciale mari si a simplitatii operatiunilor tehnologice de incarcare si descarcare. Ele se pot pregati rapid si usor in vederea efectuarii transportului, necesitand cheltuieli reduse in acest scop.
Transportul auto ofera cea mai mare eficienta pe distante scurte.