Vacuümtrein: werkingsprincipe, testen. Trein van de toekomst

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Wetenschappers hebben lang geconcludeerd dat om de snelheid van een voertuig te verhogen, het noodzakelijk is om de wrijvingskracht zo veel mogelijk te onderdrukken. Volgens dit principe vliegen ruimteschepen, die zonder omgevingsweerstand zeer lang in de ruimte kunnen reizen. Het is deze functie die ten grondslag ligt aan het project, bekend als de 'vacuümtrein van de toekomst'.

De snelste treinen

De hoogste prestatie van wetenschappers op het gebied van snelle grondbewegingen, vanaf vandaag, wordt beschouwd als magnetische levitatie. Magnetische levitatietreinen werden in de jaren 70 getest in Japan, Engeland en Duitsland. Momenteel wordt dit type transport in veel staten met succes uitgevoerd. In dit geval worden, door wrijving te minimaliseren, snelheden binnen 500 km/u bereikt. Bovendien kenmerkt dergelijk materieel zich door een hoog rendement, milieuvriendelijkheid en een laag geluidsniveau. Tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat een toename van de bewegingssnelheid een toename van deaerodynamische weerstand. Wetenschappers stellen voor om een vacuümtrein te maken met een vergelijkbare aanpak. Het principe van zijn werking is dat de baan in de pijp moet gaan met weggepompte lucht, dus alle weerstandskrachten zijn uitgesloten.

De opkomst van het idee van vacuümtransport

Het concept van het bouwen van een trans-Atlantische vrachtpijplijn om goederen van Europa naar Amerika en vice versa te vervoeren, verscheen voor het eerst in de VS in de jaren zestig van de vorige eeuw. Zoals gepland, was het de bedoeling om op een diepte van een halve kilometer een pijp in de oceaan te bouwen, waarbinnen het transport zou worden uitgevoerd door treinen die op een magnetisch kussen bewegen. Pas in 1999 slaagde de Amerikaanse ingenieur Dariel Oster erin een patent te verkrijgen voor vacuümpijpleidingtransporttechnologieën, wat een nieuwe impuls aan hun ontwikkeling gaf.

Project Oster

Volgens Oster's idee zou de baan moeten bestaan uit twee verhoogde buizen (voor beweging in verschillende richtingen), elk met een diameter van 150 cm. Aangenomen wordt dat transportcapsules op een magnetische ophanging naar binnen zullen schuiven. Hun diameter zal 130 cm zijn en de lengte - 490 cm Zes passagiers met een totaal gewicht tot 370 kg zullen tegelijkertijd in de trailer kunnen bewegen.

De motor voor de vacuümtrein van Oster zal bestaan uit een primair (een kronkelende spoorpijp) en een secundair (het lichaam van de capsule van een ferromagnetische legering zelf) elementen. De minimale opening ertussen maakt het gebruik van een asynchrone lineaire motor mogelijk. In de trailer zelf heb je nodiginstalleer alleen een elektrodynamische ophanging voor magnetische levitatie, een luchtregeneratiesysteem, stoelen en miniatuurbatterijen die zijn ontworpen voor virtuele ramen en tv's. Omdat de beweging van de capsule vrijwel zonder weerstand zal plaatsvinden, kan een aanzienlijk deel van de energie die wordt besteed aan acceleratie tijdens het vertragen worden teruggegeven. Het belangrijkste probleem bij het realiseren van dit project is dat de trein in de vacuümbuis langs een perfect recht spoor moet bewegen. Anders zullen de elektromagneten de middelpuntvliedende kracht in bochten moeten compenseren.

Zwitsers project

Zwitserse ingenieurs begonnen in 1974 iets soortgelijks te ontwikkelen. Hun project ging de geschiedenis in onder de naam Swissmetro. Zoals gepland moesten de magnetische kussencapsules lopen met een snelheid tot 500 km / u. De Zwitserse vacuümtrein van de toekomst is ontworpen om de belangrijkste steden van de staat (Bern, Zürich, Genève, Lausanne en Basel) met elkaar te verbinden. In dit geval was het de bedoeling om buizen met een diameter van 180 cm en een auto met acht zitplaatsen te gebruiken voor het vervoer van passagiers. Tot op heden is het moeilijk om andere kenmerken te beoordelen, omdat het project niet tot het einde is uitgewerkt. In 2009 liet de regering van het land dit idee varen.

Engelse trein van de toekomst

Britse ingenieurs keerden in 2002 terug naar het project om een vacuümtrein te maken. Hun plannen zijn gewoon grandioos, omdat de uitvinders van plan zijn een netwerk te creëren dat het spoor en de weg zal vervangenvervoer. Om dit te doen, is het noodzakelijk om door het hele land een heel netwerk van pijpen te bouwen. In dit geval zijn de capsules ontworpen voor maximaal twee passagiers in buikligging. In tegenstelling tot eerdere projecten moet hier het rollend materieel met snelheden tot 420 km/u over het spoor rijden. De elektromotoren op de karren worden aangedreven door een contactrail. Het belangrijkste nadeel van de Engelse vacuümtrein is volgens de ontwikkelaars de hoge energiekosten voor het vervoeren van één passagier, vergeleken met eerdere projecten. Aan de andere kant ligt het belangrijkste voordeel in de relatief lage kosten van het bouwen van een transportnetwerk.

Hyperloop-project

Het meest veelbelovend is het project van de trein van de toekomst, genaamd Hyperloop. Het idee van de oprichting in 2012 werd gesuggereerd door de Amerikaanse miljardair Elon Musk. Aanvankelijk werd over het project gesproken als de vijfde vervoerswijze, maar verder dan discussies op televisie bleef het niet. Nadat bekend was geworden over de plannen van de regering om een hogesnelheidslijn tussen Los Angeles en San Francisco aan te leggen, nam de zakenman de uitvoering van zijn concept ter hand. Het Hyperloop-project is een pijpleiding over land waarin een vacuümtrein kan rijden met snelheden van 400 tot 1220 km/u. In augustus 2013 werd het idee officieel gepresenteerd aan het grote publiek in een presentatie van 58 pagina's.

Werkingsprincipe

Het belangrijkste idee van het Hyperloop-project is de maximale goedkoopheid van het creëren van een transportnetwerk vanleidingen en verdere bediening. In dit opzicht was het gebaseerd op een model als een vacuümtrein. In de VS is het volgens de uitvinder noodzakelijk om een netwerk van gesloten parallelle sporen te bouwen die op de eindpunten van de routes zullen aansluiten. Om er een vacuüm in te creëren en te behouden zijn stalen buizen van 25 mm dik en pompen met een laag vermogen voldoende. Binnenin stelt Elon Musk voor om capsules tot 30 meter lang te lanceren. De eerste zakenman wil San Francisco en Los Angeles met elkaar verbinden.

Volgens de ontwikkelaar zal het niet werken om een absoluut vacuüm in de leidingen te creëren. In dit opzicht zullen luchtmassa's onder de bodem van het rollend materieel worden geleid door speciale sproeiers in de boeg. Dit zal een luchtkussen creëren en aanzienlijke fondsen besparen die nodig zijn voor de implementatie van de elektromagneet. Om de motor weer op te laden, waardoor de capsule in beweging komt, wordt om de 110 km een aluminium rail van 15 meter lang op de bodem van de leiding geplaatst.

Opties voor de werking van het systeem

De presentatie behandelt de passagiers- en passagiersladingversie van het systeem. In het eerste geval wordt voorgesteld om een pijp te bouwen met een diameter van 2,23 m. De vacuümtrein die binnen rijdt, kan tot 28 passagiers in één reis vervoeren. De tweede optie omvat het gebruik van een pijpleiding met een diameter van 3,3 m. In dit geval is het mogelijk om drie extra auto's in elke capsule te vervoeren. Opgemerkt moet worden dat volgens het Elon Musk-project treinen zullen vertrekkenelke halve minuut.

Kostenefficiëntie en testen

Het Hyperloop-project is zeer effectief te noemen. De ontwikkelaars zijn van plan om volledig in hun behoeften te voorzien door middel van zonne- en windenergie. Ze zijn van plan om al het overschot te verkopen en hiermee ongeveer $ 25 miljoen per jaar te verdienen. Volgens Elon Musk zou een enkele reis ongeveer $ 20 moeten zijn. In dit geval zal het project zich in twintig jaar terugbetalen.

De eerste tests van de vacuümtrein vonden plaats in mei 2016. Hiervoor is een speciale testlocatie gebouwd in de woestijn bij Las Vegas. De trolley versnelde met behulp van elektromagneten eerst tot een markering van 180 km / u, waarna hij geleidelijk stopte.

Veiligheid

De ontwikkelaars waren bijzonder voorzichtig met de beveiliging. De beweging van de capsule heeft op geen enkele manier invloed op het comfort van de passagiers. Het voelt alsof de acceleratie niet zal verschillen van het joggen van het vliegtuig voor het opstijgen, en dan - een rustig glijden en geen turbulentie. Elon Musk beweert dat een vacuümtrein niet kan ontsporen of van een hoogte vallen, dus het moet als een van de veiligste vervoerswijzen worden beschouwd. Bij stroomuitval is de capsule voorzien van batterijen, waarvan het vermogen voldoende is om de passagiers 45 minuten lang, dus het hele traject, te ondersteunen. De meeste mensen voelen zich immers erg op hun gemak bij het reizen met een vliegtuig, ondanks het feit dat de middelen om te ontsnappen in geval vanrampen daarin zijn zeer twijfelachtig.

Afwerking

Het maken van een vacuümtrein brengt ongetwijfeld enorme financiële kosten met zich mee. Bovendien moeten vóór de uitvoering van het project nog veel meer technische problemen worden opgelost. In onze tijd, gezien de constante ontwikkeling van technologie, lijkt de mogelijkheid om deze onderneming te implementeren echter niet zo vaag als enkele decennia geleden. In dit opzicht zou men niet verbaasd moeten zijn wanneer treinen, die sneller zijn dan moderne supersonische vliegtuigen, binnenkort zullen worden gebruikt om passagiers en goederen te vervoeren.