Vakuumtog: prinsipp for drift, testing. Fremtidens tog

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Forskere har lenge konkludert med at for å øke hastigheten til ethvert kjøretøy, er det nødvendig å undertrykke friksjonskraften så mye som mulig. I henhold til dette prinsippet flyr romskip, som uten miljømotstand kan reise i verdensrommet i svært lang tid. Det er denne funksjonen som ligger til grunn for prosjektet, kjent som "fremtidens vakuumtog."

De raskeste togene

Den høyeste prestasjonen for forskere innen høyhastighets bakkebevegelse, per i dag, regnes som magnetisk levitasjon. Magnetiske levitasjonstog ble testet i Japan, England og Tyskland tilbake på 1970-tallet. For tiden drives denne typen transport med suksess i mange stater. I dette tilfellet, ved å minimere friksjonen, oppnås hastigheter innenfor 500 km/t. Dessuten er slikt rullende materiell preget av høy effektivitet, miljøvennlighet og lavt støynivå. Samtidig skal det bemerkes at en økning i bevegelseshastigheten innebærer en økning iaerodynamisk luftmotstand. Forskere foreslår å lage et vakuumtog ved å bruke en lignende tilnærming. Prinsippet for driften er at sporet må passere inne i røret med utpumpet luft, så alle motstandskrefter er utelukket.

fremveksten av ideen om vakuumtransport

Konseptet med å bygge en transatlantisk godsrørledning for å levere varer fra Europa til Amerika og omvendt dukket først opp i USA på sekstitallet av forrige århundre. Som planlagt var det planlagt å bygge et rør i havet på en dybde av en halv kilometer, hvor transporten ville bli utført av tog som beveget seg på en magnetisk pute. Først i 1999 klarte den amerikanske ingeniøren Dariel Oster å få patent på vakuumrørledningstransportteknologier, noe som ga ny drivkraft til utviklingen deres.

Project Oster

I følge Osters idé skal banen bestå av to forhøyede rør (for bevegelse i forskjellige retninger), som hver er 150 cm i diameter Det antas at transportkapsler på magnetisk oppheng vil gli innover. Deres diameter vil være 130 cm, og lengden - 490 cm. Seks passasjerer med en totalvekt på opptil 370 kg vil kunne bevege seg i tilhengeren samtidig.

Motoren for Osters vakuumtog vil bestå av et primært (et svingete sporrør) og et sekundært (kroppen til selve den ferromagnetiske legeringskapselen) elementer. Minimumsavstanden mellom dem tillater bruk av en asynkron lineær motor. I selve tilhengeren trenger duinstaller kun en elektrodynamisk fjæring for å gi magnetisk levitasjon, et luftregenereringssystem, seter og miniatyrbatterier designet for virtuelle vinduer og TV-er. Siden bevegelsen av kapselen vil skje med praktisk t alt ingen motstand, kan en betydelig del av energien som brukes på akselerasjon returneres under retardasjon. Den største ulempen ved å gjøre dette prosjektet til en realitet er at toget i vakuumrøret må bevege seg langs et perfekt rett spor. Ellers må elektromagnetene kompensere for sentrifugalkraften ved svinger.

Sveitsisk prosjekt

Sveitsiske ingeniører begynte å utvikle noe lignende tilbake i 1974. Prosjektet deres gikk ned i historien under navnet Swissmetro. Som planlagt skulle de magnetiske putekapslene kjøre med en hastighet på opptil 500 km/t. Fremtidens sveitsiske vakuumtog ble designet for å forbinde hovedbyene i staten (Bern, Zürich, Genève, Lausanne og Basel). I dette tilfellet var det planlagt å bruke rør med en diameter på 180 cm og en åtteseters bil for transport av passasjerer. Til dags dato er det vanskelig å bedømme andre kjennetegn, siden prosjektet ikke er utarbeidet til slutten. I 2009 forlot landets regjering denne ideen.

fremtidens engelske tog

Britiske ingeniører i 2002 vendte tilbake til prosjektet med å lage et vakuumtog. Planene deres er rett og slett grandiose, fordi oppfinnerne har til hensikt å lage et nettverk som skal erstatte jernbane og veitransportere. For å gjøre dette er det nødvendig å bygge en hel nett av rør over hele landet. I dette tilfellet vil kapslene være utformet for maksim alt to passasjerer plassert i liggende stilling. I motsetning til tidligere prosjekter må her rullende materiell bevege seg langs skinnene i hastigheter opp til 420 km/t. De elektriske motorene som er plassert på trallene vil bli drevet av en kontaktskinne. Den største ulempen som det engelske vakuumtoget har, er ifølge utviklerne forbundet med høye energikostnader for å frakte én passasjer, sammenlignet med tidligere prosjekter. På den annen side ligger hovedfordelen i de relativt lave kostnadene ved å bygge et transportnettverk.

Hyperloop-prosjekt

Det mest lovende er prosjektet til fremtidens tog, som heter Hyperloop. Ideen om opprettelsen i 2012 ble foreslått av den amerikanske milliardæren Elon Musk. I utgangspunktet ble prosjektet omt alt som den femte transportmåten, men det gikk ikke utover diskusjoner på TV. Etter at det ble kjent om planene til regjeringen om å bygge en høyhastighetsbanelinje mellom Los Angeles og San Francisco, tok forretningsmannen opp implementeringen av konseptet sitt. Hyperloop-prosjektet er en rørledning over land der et vakuumtog kan kjøre i hastigheter fra 400 til 1220 km/t. I august 2013 ble ideen offisielt presentert for allmennheten i en 58-siders presentasjon.

Arbeidsprinsipp

Hovedideen med Hyperloop-prosjektet er den maksimale billigheten ved å lage et transportnettverk frarør og videre drift. I denne forbindelse var det basert på en slik modell som et vakuumtog. I USA er det ifølge oppfinneren nødvendig å bygge et nettverk av lukkede parallelle spor som skal kobles sammen ved endepunktene til rutene. For å skape et vakuum i dem og opprettholde det, er stålrør 25 mm tykke og pumper med lav effekt nok. Inne i dem foreslår Elon Musk å lansere kapsler på opptil 30 meter. Den første forretningsmannen ønsker å forbinde San Francisco og Los Angeles.

I følge utvikler vil det ikke fungere å skape et absolutt vakuum i rørene. I denne forbindelse vil luftmasser bli rettet under bunnen av det rullende materiellet gjennom spesielle dyser i baugen. Dette vil skape en luftpute og spare betydelige midler som trengs for implementeringen av elektromagneten. For å lade opp motoren, på grunn av hvilken kapselen vil settes i bevegelse, vil en aluminiumsskinne 15 meter lang installeres på gulvet i røret hver 110. km.

Alternativer for hvordan systemet fungerer

Presentasjonen tar for seg passasjer- og passasjer-lastversjonen av systemet. I det første tilfellet foreslås det å bygge et rør med en diameter på 2,23 m. Vakuumtoget som kjører inne vil kunne frakte opptil 28 passasjerer på en tur. Det andre alternativet innebærer bruk av en rørledning med en diameter på 3,3 m. I dette tilfellet vil det være mulig å transportere ytterligere tre biler i hver kapsel. Det skal bemerkes at ifølge Elon Musk-prosjektet vil tog gåhvert halve minutt.

Kostnadseffektivitet og testing

Hyperloop-prosjektet kan kalles veldig effektivt. Utviklerne har til hensikt å dekke sine behov fullt ut gjennom sol- og vindenergi. De planlegger å selge alt overskuddet, og tjene rundt 25 millioner dollar årlig på dette. I følge Elon Musk må en enveispris være rundt $20. I dette tilfellet vil prosjektet lønne seg om tjue år.

De første testene av vakuumtoget fant sted i mai 2016. For dette formål ble det bygget en spesiell testplass i ørkenen nær Las Vegas. Vognen, ved hjelp av elektromagneter, akselererte først til et merke på 180 km/t, hvoretter den gradvis stoppet.

Safety

Utviklerne var spesielt nøye med sikkerheten. Bevegelsen av kapselen vil ikke påvirke passasjerenes komfort på noen måte. Det føles som om akselerasjonen ikke vil avvike fra joggeturen på flyet før start, og deretter - en rolig glid og ingen turbulens. Elon Musk hevder at et vakuumtog ikke kan spore av eller falle fra høyden, så det bør betraktes som en av de sikreste transportformene. Ved strømbrudd er kapselen utstyrt med batterier, hvis kraft er nok til å tåle passasjerer i 45 minutter, med andre ord for hele ruten. Tross alt er de fleste veldig komfortable med flyreiser, til tross for at fluktmidler i tilfellekatastrofer i dem er høyst tvilsomt.

Finishing

Opprettelsen av et vakuumtog krever uten tvil enorme økonomiske kostnader. I tillegg, før gjennomføringen av prosjektet, er det nødvendig å løse mange flere tekniske problemer. Men i vår tid, gitt den konstante utviklingen av teknologi, ser muligheten for å implementere denne satsingen ikke så vag ut som for flere tiår siden. I denne forbindelse bør man ikke bli overrasket når tog, som er raskere enn moderne supersoniske fly, snart skal brukes til å transportere passasjerer og varer.