Vakuumski vlak: princip delovanja, testiranje. Vhod prihodnosti

Znanstveniki že dolgo ugotavljajo, da je za povečanje hitrosti katerega koli vozila potrebno čim bolj zatreti trenje. Po tem načelu letenje vesoljskih plovil, ki lahko v prostoru potujejo zelo dolgo brez odpornosti okolja. Gre za to značilnost, ki je podlaga za projekt, znan kot "vakuumski vlak prihodnosti".

Najhitrejši vlaki

Upoštevan je najvišji dosežek znanstvenikov na področju hitrejših površinskih gibanj magnetna levitacija.Vlaki na magnetni blazini so bili testirani na Japonskem, v Angliji in Nemčiji v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Trenutno se ta vrsta prometa uspešno uporablja v mnogih državah. V tem primeru je zaradi zmanjšanja trenja zagotovljena hitrost 500 km / h. Še več, taka vozni park Zanj je značilna visoka učinkovitost, ekološka čistost in nizka stopnja hrupa. Hkrati je treba opozoriti, da povečanje hitrosti gibanja povzroči povečanje aerodinamične upornosti. Znanstveniki predlagajo podoben pristop za ustvarjanje vakuumskega vlaka. Načelo njegovega dela je, da mora pot potekati znotraj cevi z izpuščenim zrakom, zato so izključene vse sile upora.

Nastanek ideje o vakuumskem transportu

Koncept izgradnje transatlantskega tovornega plinovoda za dobavo blaga iz Evrope v Ameriko in v nasprotni smeri se je prvič pojavil v ZDA v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. V skladu z idejo je bilo načrtovano graditi cev v oceanu na globini pol kilometra, prevoz znotraj katerega bi se izvajali zaradi spojin, ki se premikajo na magnetni blazini. Le leta 1999 je ameriški inženir Dariel Oster uspel pridobiti patent za transportne vakuumske transportne tehnologije, kar je dalo nov zagon njihovemu razvoju.

Projekt Oster

Po Osterjevi stezi bi moralo biti dve nadzemni cevi (za gibanje v različnih smereh), od katerih je vsaka premer 150 cm. Predpostavlja se, da bodo znotraj transportnih kapsul potisnili magnetno suspenzijo. Njihov premer je 130 cm, dolžina pa 490 cm. Šest potnikov s težo do 370 kg se lahko hkrati premika v priklopniku.

Motor za vakuumski vlak Oster bo sestavljen iz primarne (cevi za navijanje) in sekundarnega (telesa kapsule iz feromagnetne zlitine) elementov. Najmanjša razdalja med njimi omogoča uporabo asinhronega linearnega motorja. V sami prikolici morate namestiti elektrodinamično suspenzijo, ki zagotavlja magnetno levitacijo, sistem regeneracije zraka, sedeže in miniaturne baterije, namenjene za virtualna okna in televizorje. Ker bo gibanje kapsule potekalo z malo ali brez odpornosti, se med zaviranjem lahko znatno del energije, porabljene med pospeševanjem, vrne med zaviranjem. Glavna poteza pri uresničevanju tega projekta je, da se vlak v vakuumski cevi giblje vzdolž idealno ravne proge. V nasprotnem primeru bodo morali elektromagneti kompenzirati centrifugalno silo na vogalih.

Švicarski projekt

Nekaj ​​podobnih inženirjev iz Švice se je začelo razvijati leta 1974. Njihov projekt je šel v zgodovino pod imenom Swissmetro. Po ideji so kapsule na magnetni blazini imele hitrost do 500 km / h. Švicarski vakuumski vosek prihodnosti je bil zasnovan za povezovanje glavnih mest države (Bern, Zürich, Ženeva, Lausanne in Basel). V tem primeru je bilo načrtovano uporabo cevi s premerom 180 cm in osem osebnih avtomobilov za prevoz potnikov. Za danes je težko oceniti druge značilnosti, saj projekt ni končan do konca. V letu 2009 je vlada to idejo opustila.

Angleški vlak prihodnosti

Britanski inženirji so se leta 2002 vrnili v projekt ustvarjanja vakuumskega vlaka. Njihovi načrti so preprosto veličastni, saj nameravajo izumitelji ustvariti mrežo, ki bo nadomestila železnico in železnico cestni promet. Za to je treba zgraditi celotno mrežo cevi po vsej državi. V tem primeru bodo kapsule oblikovane za največ dva potnika, ki ležita v legnem položaju. V nasprotju s prejšnjimi projekti se mora vozni park premikati vzdolž tirnic s hitrostjo do 420 km / h. Električni motorji na vozičku se napajajo iz kontaktne letve. Glavna pomanjkljivost, ki po angleščini pomeni angleški vakuumski vlak, je povezana z visokimi stroški energije za prevoz enega potnika v primerjavi s prejšnjimi projekti. Po drugi strani pa je njegova glavna prednost relativno nizek strošek gradnje prometnega omrežja.

Projekt Hyperloop

Najbolj obetaven projekt izgleda kot vlak prihodnosti, ki se imenuje Hyperloop. Zamisel o ustanovitvi leta 2012 je predlagal ameriški milijarder Elon Mask. Projekt se je prvotno govoril kot peta oblika prevoza, vendar se nadaljnje razprave o televiziji niso pojavile. Ko je postal znan o vladnih načrtih za gradnjo hitre železniške povezave med Los Angelesom in San Franciscem, se je poslovnež začel izvajati po njegovem konceptu. Projekt Hyperloop je zemeljski plin, v katerem lahko vozi vakuum s hitrostjo od 400 do 1.220 km / h. Avgusta 2013 je bila ideja uradno predstavljena širši javnosti na predstavitvi 58 strani.

Načelo delovanja

Glavna ideja projekta Hyperloop je maksimiranje poceni ustvarjanja prometnega omrežja od cevi in ​​nadaljnjega delovanja. V zvezi s tem temelji na takem modelu kot vakuumski vlak. V Združenih državah je po mnenju izumitelja potrebno zgraditi mrežo zaprtih vzporednih poti, ki se bodo povezovale na končnih točkah poti. Za ustvarjanje vakuuma v njih in vzdrževanje, dovolj jeklenih cevi debeline 25 mm in črpalke z nizko močjo. V notranjosti Elon Mask predlaga uporabo kapsul do 30 metrov. Prvi poslovnež se želi povezati med seboj San Francisco in Los Angeles.

Po mnenju razvijalca v ceveh ne bo mogoče ustvariti absolutnega vakuuma. V zvezi s tem bodo zračne mase poslane pod dnom voznega parka s posebnimi šobami v nosu. To bo ustvarilo zračna blazina in prihranite znatna sredstva, potrebna za izvajanje elektromagneta. Za ponovno polnjenje motorja, zaradi katerega se bo premaknila kapsula, bo na vsakem nadstropju cevi vsakih 110 km nameščena aluminijasta tirnica dolžine 15 metrov.

Variante delovanja sistema

Predstavitev obravnava potniško in potniško tovorno različico sistema. V prvem primeru se predlaga gradnja cevi s premerom 2,23 m. Vakuumski vlak, ki vozi v notranjosti, lahko prevaža do 28 potnikov za eno potovanje. Druga možnost vključuje uporabo cevovoda s premerom 3,3 m. V tem primeru je v vsaki kapsuli mogoče dodatno prevažati tri avtomobile. Treba je opozoriti, da bo po projektu Elon Mask odhod vlakov potekal vsake pol minute.

Gospodarska učinkovitost in testiranje

Projekt Hyperloop lahko imenujemo zelo učinkovit. Razvijalci bodo v celoti zadovoljili svoje potrebe na račun sončne in vetrne energije. Vsi njihovi presežki, ki jih nameravajo prodati, zaslužijo približno 25 milijonov dolarjev letno. Po mnenju Elona Maska bi morala cena na eni strani približno 20 dolarjev. V tem primeru se bo projekt izplačal čez dvajset let.

Prvi testi vakuumskega vlaka so potekali maja 2016. V ta namen je bila v puščavi blizu Las Vegasa zgrajena posebna testna lokacija. Voziček s pomočjo elektromagnetov se je najprej pospešil do oznake 180 km / h, nato pa se je postopoma ustavil.

Varnost

Zlasti skrbno so se razvijalci odzvali na varnost. Premikanje kapsule ne bo vplivalo na udobje potnikov. Glede na občutek se njegov pospešek ne bo razlikoval od vožnje ravnine pred vzletom, in nadaljnje - tiho drsenje in brez turbulence. Elon Musk trdi, da vakuumski vlak ne more priti s tirnic ali padati z višine, zato ga je treba obravnavati kot eno od najvarnejše prevozno sredstvo. V primeru izpada električne energije v kapsuli so na voljo akumulatorji, katerih dobava zadostuje za življenjsko podporo potnikov 45 minut, z drugimi besedami - za celotno pot. Na koncu je večina ljudi zelo mirno o potovanju z letalskimi prevozniki, kljub temu, da so reševalna sredstva v primeru nesreče v njih zelo dvomljiva.

Dokončanje

Ustvarjanje vakuumskega vlaka, brez dvoma, zahteva velike finančne stroške. Poleg tega je treba pred izvedbo projekta rešiti številne tehnične težave. Vendar pa v našem času, ob upoštevanju stalnega razvoja tehnologije, možnost izvajanja tega podviga ne zdi tako nejasna kot nekaj deset let nazaj. V zvezi s tem ne bi smelo biti presenetljivo, če bodo vlaki, ki so hitrejši od sodobnih nadzorovanih zrakoplovov, kmalu uporabljeni za prevoz potnikov in tovora.