Kereta vakum: prinsip operasi, ujian. Kereta api masa depan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Para saintis telah lama membuat kesimpulan bahawa untuk meningkatkan kelajuan mana-mana kenderaan, adalah perlu untuk menekan daya geseran sebanyak mungkin. Menurut prinsip ini, kapal angkasa terbang, yang, tanpa rintangan alam sekitar, boleh bergerak di angkasa untuk masa yang sangat lama. Ciri inilah yang mendasari projek, yang dikenali sebagai "kereta api vakum masa hadapan."

Kereta api terpantas

Pencapaian tertinggi saintis dalam bidang pergerakan tanah berkelajuan tinggi, setakat hari ini, dianggap levitasi magnetik. Kereta api pengangkatan magnet telah diuji di Jepun, England dan Jerman pada tahun 1970-an. Pada masa ini, pengangkutan jenis ini berjaya dikendalikan di banyak negeri. Dalam kes ini, dengan meminimumkan geseran, kelajuan dalam 500 km/j disediakan. Selain itu, stok rolling sedemikian dicirikan oleh kecekapan tinggi, keramahan alam sekitar dan tahap hingar yang rendah. Pada masa yang sama, perlu diperhatikan bahawa peningkatan dalam kelajuan pergerakan memerlukan peningkatan dalamseretan aerodinamik. Para saintis mencadangkan untuk mencipta kereta api vakum menggunakan pendekatan yang sama. Prinsip operasinya ialah trek mesti melalui dalam paip dengan udara yang dipam keluar, jadi semua daya rintangan dikecualikan.

Kemunculan idea pengangkutan vakum

Konsep membina saluran paip kargo transatlantik untuk menghantar barangan dari Eropah ke Amerika dan sebaliknya mula muncul di AS pada tahun enam puluhan abad yang lalu. Seperti yang dirancang, ia telah dirancang untuk membina paip di lautan pada kedalaman setengah kilometer, pengangkutan di dalamnya akan dijalankan oleh kereta api yang bergerak di atas kusyen magnet. Hanya pada tahun 1999, jurutera Amerika Dariel Oster berjaya mendapatkan paten untuk teknologi pengangkutan saluran paip vakum, yang memberikan dorongan baharu kepada pembangunan mereka.

Projek Oster

Menurut idea Oster, trek harus terdiri daripada dua paip tinggi (untuk pergerakan dalam arah yang berbeza), setiap satunya berdiameter 150 cm. Diandaikan bahawa kapsul pengangkutan pada ampaian magnet akan meluncur ke dalam. Diameternya ialah 130 cm, dan panjang - 490 cm. Enam penumpang dengan jumlah berat sehingga 370 kg akan dapat bergerak dalam treler pada masa yang sama.

Enjin untuk kereta api vakum Oster akan terdiri daripada elemen utama (paip trek penggulungan) dan sekunder (badan kapsul aloi feromagnetik itu sendiri). Jurang minimum di antara mereka membolehkan penggunaan motor linear tak segerak. Dalam treler itu sendiri anda perlukanpasangkan hanya penggantungan elektrodinamik untuk menyediakan levitasi magnetik, sistem penjanaan semula udara, tempat duduk dan bateri kecil yang direka untuk tingkap maya dan TV. Oleh kerana pergerakan kapsul akan berlaku tanpa rintangan, sebahagian besar tenaga yang dibelanjakan untuk pecutan boleh dikembalikan semasa nyahpecutan. Halangan utama dalam menjadikan projek ini satu realiti ialah kereta api dalam tiub vakum mesti bergerak di sepanjang landasan lurus yang sempurna. Jika tidak, elektromagnet perlu mengimbangi daya emparan semasa membelok.

projek Switzerland

Jurutera Switzerland mula membangunkan sesuatu yang serupa pada tahun 1974. Projek mereka tercatat dalam sejarah dengan nama Swissmetro. Seperti yang dirancang, kapsul kusyen magnetik sepatutnya berjalan pada kelajuan sehingga 500 km / j. Kereta api vakum Switzerland masa depan direka untuk menghubungkan bandar-bandar utama negara (Bern, Zurich, Geneva, Lausanne dan Basel). Dalam kes ini, ia telah dirancang untuk menggunakan paip dengan diameter 180 cm dan kereta lapan tempat duduk untuk mengangkut penumpang. Sehingga kini, sukar untuk menilai ciri-ciri lain, kerana projek itu belum diusahakan hingga akhir. Pada tahun 2009, kerajaan negara telah meninggalkan idea ini.

Kereta api Inggeris masa depan

Jurutera British pada tahun 2002 kembali ke projek mencipta kereta api vakum. Rancangan mereka sangat hebat, kerana pencipta berhasrat untuk mencipta rangkaian yang akan menggantikan rel dan jalan rayapengangkutan. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk membina keseluruhan web paip di seluruh negara. Dalam kes ini, kapsul akan direka bentuk untuk maksimum dua penumpang yang terletak dalam kedudukan meniarap. Tidak seperti projek sebelumnya, di sini rolling stock mesti bergerak di sepanjang rel pada kelajuan sehingga 420 km/j. Motor elektrik yang terletak pada troli akan dikuasakan oleh rel sesentuh. Kelemahan utama kereta api vakum Inggeris, menurut pemaju, dikaitkan dengan kos tenaga yang tinggi untuk mengangkut seorang penumpang, berbanding projek sebelumnya. Sebaliknya, kelebihan utamanya terletak pada kos membina rangkaian pengangkutan yang agak rendah.

Projek Hyperloop

Yang paling menjanjikan ialah projek kereta api masa depan, yang dipanggil Hyperloop. Idea penciptaannya pada tahun 2012 dicadangkan oleh jutawan Amerika Elon Musk. Pada mulanya, projek itu diperkatakan sebagai mod pengangkutan kelima, tetapi ia tidak melangkaui perbincangan di televisyen. Selepas diketahui tentang rancangan kerajaan untuk membina landasan kereta api berkelajuan tinggi antara Los Angeles dan San Francisco, ahli perniagaan itu melaksanakan konsepnya. Projek Hyperloop ialah saluran paip darat di mana kereta api vakum boleh bergerak pada kelajuan antara 400 hingga 1220 km/j. Pada Ogos 2013, idea itu telah dibentangkan secara rasmi kepada orang ramai dalam pembentangan 58 muka surat.

Prinsip kerja

Idea utama projek Hyperloop ialah kemurahan maksimum untuk mencipta rangkaian pengangkutan daripaip dan operasi selanjutnya. Dalam hal ini, ia berdasarkan model seperti kereta api vakum. Di Amerika Syarikat, menurut pencipta, adalah perlu untuk membina rangkaian trek selari tertutup yang akan menyambung di titik akhir laluan. Untuk mencipta vakum di dalamnya dan mengekalkannya, paip keluli setebal 25 mm dan pam dengan kuasa rendah sudah mencukupi. Di dalam mereka, Elon Musk mencadangkan pelancaran kapsul sehingga 30 meter panjang. Ahli perniagaan pertama mahu menghubungkan San Francisco dan Los Angeles.

Menurut pembangun, ia tidak akan berfungsi untuk mencipta vakum mutlak dalam paip. Dalam hal ini, jisim udara akan diarahkan di bawah bahagian bawah rolling stock melalui muncung khas di haluannya. Ini akan mewujudkan kusyen udara dan menjimatkan dana yang besar yang diperlukan untuk pelaksanaan elektromagnet. Untuk mengecas semula enjin, kerana kapsul akan digerakkan, rel aluminium sepanjang 15 meter akan dipasang di lantai paip setiap 110 km.

Pilihan untuk berfungsi sistem

Pembentangan mempertimbangkan versi penumpang dan penumpang-kargo sistem. Dalam kes pertama, adalah dicadangkan untuk membina paip dengan diameter 2.23 m. Kereta api vakum yang berjalan di dalam akan dapat membawa sehingga 28 penumpang dalam satu perjalanan. Pilihan kedua melibatkan penggunaan saluran paip dengan diameter 3.3 m Dalam kes ini, tiga kereta tambahan boleh diangkut dalam setiap kapsul. Perlu diingatkan bahawa menurut projek Elon Musk, kereta api akan berlepassetiap setengah minit.

Kecekapan dan ujian kos

Projek Hyperloop boleh dikatakan sangat berkesan. Pemaju berhasrat untuk memenuhi sepenuhnya keperluannya melalui tenaga solar dan angin. Mereka merancang untuk menjual semua lebihannya, memperoleh kira-kira $ 25 juta setiap tahun untuk ini. Menurut Elon Musk, tambang sehala mestilah kira-kira $20. Dalam kes ini, projek itu akan membuahkan hasil dalam masa dua puluh tahun.

Ujian pertama kereta api vakum berlaku pada Mei 2016. Untuk tujuan ini, tapak ujian khas dibina di padang pasir berhampiran Las Vegas. Troli, menggunakan elektromagnet, mula-mula memecut ke tanda 180 km / j, selepas itu ia berhenti secara beransur-ansur.

Keselamatan

Pembangun sangat berhati-hati tentang keselamatan. Pergerakan kapsul tidak akan menjejaskan keselesaan penumpang dalam apa cara sekalipun. Rasanya seperti pecutannya tidak akan berbeza daripada jogging pesawat sebelum berlepas, dan kemudian - meluncur tenang dan tiada pergolakan. Elon Musk mendakwa bahawa kereta api vakum tidak boleh tergelincir atau jatuh dari ketinggian, jadi ia harus dianggap sebagai salah satu cara pengangkutan paling selamat. Sekiranya berlaku gangguan bekalan elektrik, kapsul itu dilengkapi dengan bateri, yang kuasanya cukup untuk menampung penumpang selama 45 minit, dengan kata lain, untuk keseluruhan laluan. Lagipun, kebanyakan orang sangat selesa dengan perjalanan pesawat, walaupun pada hakikatnya cara untuk melarikan diri dalam kesbencana yang menimpa mereka amat diragui.

Selesai

Penciptaan kereta api vakum, sudah pasti, memerlukan kos kewangan yang besar. Di samping itu, sebelum pelaksanaan projek, adalah perlu untuk menyelesaikan banyak lagi masalah teknikal. Walau bagaimanapun, pada zaman kita, memandangkan perkembangan teknologi yang berterusan, kemungkinan untuk melaksanakan usaha ini tidak kelihatan kabur seperti beberapa dekad yang lalu. Dalam hal ini, seseorang tidak perlu terkejut apabila kereta api, yang lebih laju daripada pesawat supersonik moden, akan digunakan untuk mengangkut penumpang dan barangan tidak lama lagi.