Vakuumtåg: funktionsprincip, testning. Framtidens tåg

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Forskare har länge kommit fram till att för att öka hastigheten på alla fordon är det nödvändigt att undertrycka friktionskraften så mycket som möjligt. Enligt denna princip flyger rymdskepp, som utan miljömotstånd kan färdas i rymden under mycket lång tid. Det är denna funktion som ligger till grund för projektet, känt som "framtidens vakuumtåg."

De snabbaste tågen

Den högsta prestation av forskare inom området för höghastighetsrörelser på marken, från och med idag, anses magnetisk levitation. Magnetiska levitationståg testades i Japan, England och Tyskland redan på 1970-talet. För närvarande drivs denna typ av transport framgångsrikt i många stater. I detta fall, genom att minimera friktionen, tillhandahålls hastigheter inom 500 km/h. Dessutom kännetecknas sådan rullande materiel av hög effektivitet, miljövänlighet och låg ljudnivå. Samtidigt bör det noteras att en ökning av rörelsehastigheten innebär en ökning avaerodynamiskt motstånd. Forskare föreslår att skapa ett vakuumtåg med ett liknande tillvägagångssätt. Principen för dess funktion är att spåret måste passera inuti röret med utpumpad luft, så alla motståndskrafter är uteslutna.

Uppkomsten av idén om vakuumtransport

Konceptet med att bygga en transatlantisk lastpipeline för att leverera varor från Europa till Amerika och vice versa dök upp först i USA på sextiotalet av förra seklet. Som planerat var det planerat att bygga ett rör i havet på en halv kilometers djup, inom vilket transporten skulle utföras av tåg som rörde sig på en magnetisk kudde. Först 1999 lyckades den amerikanske ingenjören Dariel Oster få patent på teknik för vakuumrörledningstransport, vilket gav en ny impuls till deras utveckling.

Project Oster

Enligt Osters idé ska banan bestå av två förhöjda rör (för rörelse i olika riktningar), som var och en är 150 cm i diameter. Det antas att transportkapslar på en magnetisk upphängning kommer att glida in. Deras diameter kommer att vara 130 cm, och längden - 490 cm. Sex passagerare med en totalvikt på upp till 370 kg kommer att kunna röra sig i släpvagnen samtidigt.

Motorn för Osters vakuumtåg kommer att bestå av ett primärt (ett slingrande spårrör) och ett sekundärt (kroppen av själva den ferromagnetiska legeringskapseln) element. Det minsta gapet mellan dem tillåter användning av en asynkron linjärmotor. I själva trailern behöver duinstallera endast en elektrodynamisk fjädring för att ge magnetisk levitation, ett luftregenereringssystem, säten och miniatyrbatterier designade för virtuella fönster och TV-apparater. Eftersom kapselns rörelse kommer att ske med praktiskt taget inget motstånd, kan en betydande del av energin som spenderas på acceleration återföras under retardation. Den största nackdelen med att göra detta projekt till verklighet är att tåget i vakuumröret måste röra sig längs ett helt rakt spår. Annars måste elektromagneterna kompensera för centrifugalkraften vid kurvtagning.

Schweiziskt projekt

Schweiziska ingenjörer började utveckla något liknande redan 1974. Deras projekt gick till historien under namnet Swissmetro. Som planerat skulle de magnetiska kuddkapslarna köras med en hastighet på upp till 500 km/h. Framtidens schweiziska vakuumtåg designades för att koppla samman statens huvudstäder (Bern, Zürich, Genève, Lausanne och Basel). I det här fallet var det planerat att använda rör med en diameter på 180 cm och en åttasitsig bil för att transportera passagerare. Hittills är det svårt att bedöma andra egenskaper, eftersom projektet inte har utarbetats till slutet. 2009 övergav landets regering denna idé.

Framtidens engelska tåg

Britiska ingenjörer återvände 2002 till projektet att skapa ett vakuumtåg. Deras planer är helt enkelt storslagna, eftersom uppfinnarna har för avsikt att skapa ett nätverk som kommer att ersätta järnvägen och vägentransport. För att göra detta är det nödvändigt att bygga en hel väv av rör i hela landet. I det här fallet kommer kapslarna att vara utformade för maxim alt två passagerare placerade i bukläge. Till skillnad från tidigare projekt måste den rullande materielen här röra sig längs rälsen i hastigheter upp till 420 km/h. Elmotorerna som sitter på vagnarna kommer att drivas av en kontaktskena. Den största nackdelen som det engelska vakuumtåget har är enligt utvecklarna förknippat med höga energikostnader för att transportera en passagerare, jämfört med tidigare projekt. Å andra sidan ligger dess främsta fördel i den relativt låga kostnaden för att bygga ett transportnätverk.

Hyperloop Project

Det mest lovande är projektet med framtidens tåg, som kallas Hyperloop. Idén om dess skapelse 2012 föreslogs av den amerikanske miljardären Elon Musk. Till en början talade man om projektet som det femte transportsättet, men det gick inte längre än till diskussioner i tv. Efter att det blev känt om regeringens planer på att bygga en höghastighetståg mellan Los Angeles och San Francisco, tog affärsmannen upp implementeringen av sitt koncept. Hyperloop-projektet är en rörledning över land där ett vakuumtåg kan färdas i hastigheter från 400 till 1220 km/h. I augusti 2013 presenterades idén officiellt för allmänheten i en 58-sidig presentation.

Arbetsprincip

Huvudidén med Hyperloop-projektet är den maximala kostnaden för att skapa ett transportnätverk frånrör och vidare drift. I detta avseende baserades den på en sådan modell som ett vakuumtåg. I USA är det enligt uppfinnaren nödvändigt att bygga ett nätverk av stängda parallella spår som kommer att ansluta vid rutternas ändpunkter. För att skapa ett vakuum i dem och behålla det räcker det med stålrör 25 mm tjocka och pumpar med låg effekt. Inuti dem föreslår Elon Musk att man ska lansera kapslar upp till 30 meter långa. Den första affärsmannen vill koppla ihop San Francisco och Los Angeles.

Enligt utvecklaren kommer det inte att fungera att skapa ett absolut vakuum i rören. I detta avseende kommer luftmassor att riktas under botten av den rullande materielen genom speciella munstycken i dess båge. Detta kommer att skapa en luftkudde och spara betydande medel som behövs för implementeringen av elektromagneten. För att ladda motorn, på grund av vilken kapseln kommer att sättas i rörelse, kommer en aluminiumskena 15 meter lång att installeras på golvet i röret var 110:e km.

Alternativ för hur systemet fungerar

Presentationen tar hänsyn till passagerar- och passagerarlastversionen av systemet. I det första fallet föreslås det att bygga ett rör med en diameter på 2,23 m. Vakuumtåget som kör inuti kommer att kunna ta upp till 28 passagerare på en resa. Det andra alternativet innebär användning av en rörledning med en diameter på 3,3 m. I det här fallet kommer det att vara möjligt att transportera ytterligare tre bilar i varje kapsel. Det bör noteras att enligt Elon Musk-projektet kommer tåg att avgåvarje halv minut.

Kostnadseffektivitet och testning

Hyperloop-projektet kan kallas mycket effektivt. Utvecklarna avser att till fullo möta sina behov genom sol- och vindenergi. De planerar att sälja hela sitt överskott och tjäna cirka 25 miljoner dollar årligen på detta. Enligt Elon Musk måste en enkel resa vara cirka 20 USD. I det här fallet kommer projektet att löna sig inom tjugo år.

De första testerna av vakuumtåget ägde rum i maj 2016. För detta ändamål byggdes en speciell testplats i öknen nära Las Vegas. Vagnen, med hjälp av elektromagneter, accelererade först till ett märke på 180 km/h, varefter den gradvis stannade.

Safety

Utvecklarna var särskilt försiktiga med säkerheten. Kapselns rörelse kommer inte att påverka passagerarnas komfort på något sätt. Det känns som att dess acceleration inte kommer att skilja sig från planets joggning före start, och sedan - ett tyst glid och ingen turbulens. Elon Musk hävdar att ett vakuumtåg inte kan spåra ur eller falla från höjd, så det bör betraktas som ett av de säkraste transportsätten. Vid strömavbrott är kapseln utrustad med batterier, vars kraft räcker för att bära passagerare i 45 minuter, med andra ord hela sträckan. När allt kommer omkring är de flesta väldigt bekväma med flygplansresor, trots att flyktmedel evkatastrofer i dem är mycket tveksamma.

Finishing

Skapandet av ett vakuumtåg kräver utan tvekan enorma ekonomiska kostnader. Dessutom, före genomförandet av projektet, är det nödvändigt att lösa många fler tekniska problem. Men i vår tid, med tanke på den ständiga utvecklingen av teknik, ser möjligheten att genomföra denna satsning inte lika vag ut som för flera decennier sedan. I detta avseende bör man inte bli förvånad när tåg, som är snabbare än moderna överljudsflygplan, snart kommer att användas för att transportera passagerare och gods.