Vakuumtog: funktionsprincip, test. Fremtidens tog

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Forskere har længe konkluderet, at for at øge hastigheden på ethvert køretøj, er det nødvendigt at undertrykke friktionskraften så meget som muligt. Ifølge dette princip flyver rumskibe, som uden miljømæssig modstand kan rejse i rummet i meget lang tid. Det er denne funktion, der ligger til grund for projektet, kendt som "fremtidens vakuumtog."

De hurtigste tog

Den højeste præstation af videnskabsmænd inden for højhastighedsbevægelser på jorden, som i dag, betragtes som magnetisk levitation. Magnetiske levitationstog blev testet i Japan, England og Tyskland tilbage i 1970'erne. I øjeblikket drives denne type transport med succes i mange stater. I dette tilfælde opnås hastigheder inden for 500 km/t ved at minimere friktionen. Desuden er sådant rullende materiel kendetegnet ved høj effektivitet, miljøvenlighed og lavt støjniveau. Samtidig skal det bemærkes, at en stigning i bevægelseshastigheden medfører en stigning iaerodynamisk modstand. Forskere foreslår at skabe et vakuumtog ved hjælp af en lignende tilgang. Princippet for dets drift er, at sporet skal passere inde i røret med udpumpet luft, så alle modstandskræfter er udelukket.

fremkomsten af ideen om vakuumtransport

Konceptet med at bygge en transatlantisk fragtrørledning til at levere varer fra Europa til Amerika og omvendt dukkede første gang op i USA tilbage i tresserne af forrige århundrede. Som planlagt var det planlagt at bygge et rør i havet i en dybde af en halv kilometer, inden for hvilket transport ville blive udført af tog, der bevægede sig på en magnetisk pude. Først i 1999 lykkedes det den amerikanske ingeniør Dariel Oster at opnå patent på vakuumrørledningstransportteknologier, hvilket satte nyt skub i deres udvikling.

Project Oster

Ifølge Osters idé skal banen bestå af to forhøjede rør (til bevægelse i forskellige retninger), som hver har en diameter på 150 cm. Det antages, at transportkapsler på et magnetisk ophæng vil glide ind. Deres diameter vil være 130 cm, og længden - 490 cm. Seks passagerer med en totalvægt på op til 370 kg vil være i stand til at bevæge sig i traileren på samme tid.

Motoren til Osters vakuumtog vil bestå af et primært (et snoet sporrør) og et sekundært (kroppen af selve den ferromagnetiske legeringskapsel) elementer. Minimumsafstanden mellem dem tillader brugen af en asynkron lineær motor. I selve traileren skal du brugeinstaller kun en elektrodynamisk affjedring for at give magnetisk levitation, et luftregenereringssystem, sæder og miniaturebatterier designet til virtuelle vinduer og tv'er. Da kapslens bevægelse vil ske med praktisk t alt ingen modstand, kan en væsentlig del af den energi, der bruges på acceleration, returneres under deceleration. Den største ulempe ved at gøre dette projekt til virkelighed er, at toget i vakuumrøret skal bevæge sig langs et helt lige spor. Ellers skal elektromagneterne kompensere for centrifugalkraften ved sving.

schweizisk projekt

Schweiziske ingeniører begyndte at udvikle noget lignende tilbage i 1974. Deres projekt gik over i historien under navnet Swissmetro. Som planlagt skulle de magnetiske pudekapsler køre med en hastighed på op til 500 km/t. Fremtidens schweiziske vakuumtog blev designet til at forbinde statens hovedbyer (Bern, Zürich, Genève, Lausanne og Basel). I dette tilfælde var det planlagt at bruge rør med en diameter på 180 cm og en otte-personers bil til transport af passagerer. Til dato er det vanskeligt at bedømme andre karakteristika, da projektet ikke er blevet udarbejdet til ende. I 2009 opgav landets regering denne idé.

fremtidens engelske tog

Britiske ingeniører vendte i 2002 tilbage til projektet med at skabe et vakuumtog. Deres planer er simpelthen grandiose, fordi opfinderne har til hensigt at skabe et netværk, der skal erstatte jernbanen og vejentransportere. For at gøre dette er det nødvendigt at bygge et helt net af rør i hele landet. I dette tilfælde vil kapslerne være designet til maksim alt to passagerer placeret i liggende stilling. I modsætning til tidligere projekter skal det rullende materiel her bevæge sig langs skinnerne med hastigheder op til 420 km/t. Elmotorerne placeret på vognene vil blive drevet af en kontaktskinne. Den største ulempe, som det engelske vakuumtog har, er ifølge udviklerne forbundet med høje energiomkostninger til transport af én passager, sammenlignet med tidligere projekter. På den anden side ligger dens største fordel i de relativt lave omkostninger ved at bygge et transportnetværk.

Hyperloop-projekt

Det mest lovende er projektet med fremtidens tog, som kaldes Hyperloop. Ideen om dens oprettelse i 2012 blev foreslået af den amerikanske milliardær Elon Musk. I første omgang blev projektet omt alt som den femte transportform, men det gik ikke ud over diskussioner i tv. Efter at det blev kendt om regeringens planer om at bygge en højhastighedsbane mellem Los Angeles og San Francisco, tog forretningsmanden op med implementeringen af sit koncept. Hyperloop-projektet er en rørledning over land, hvor et vakuumtog kan køre med hastigheder fra 400 til 1220 km/t. I august 2013 blev ideen officielt præsenteret for offentligheden i en 58-siders præsentation.

Arbejdsprincip

Hovedidéen med Hyperloop-projektet er den maksimale billighed ved at skabe et transportnetværk ud frarør og videre drift. I denne henseende var det baseret på en sådan model som et vakuumtog. I USA er det ifølge opfinderen nødvendigt at bygge et netværk af lukkede parallelle spor, der skal forbindes ved endepunkterne af ruterne. For at skabe et vakuum i dem og vedligeholde det, er stålrør 25 mm tykke og pumper med lav effekt nok. Inde i dem foreslår Elon Musk at lancere kapsler op til 30 meter lange. Den første forretningsmand vil forbinde San Francisco og Los Angeles.

Ifølge udvikleren vil det ikke fungere at skabe et absolut vakuum i rørene. I denne henseende vil luftmasser blive rettet under bunden af det rullende materiel gennem specielle dyser i stævnen. Dette vil skabe en luftpude og spare betydelige midler, der er nødvendige for implementeringen af elektromagneten. For at genoplade motoren, på grund af hvilken kapslen vil blive sat i bevægelse, vil en aluminiumsskinne på 15 meter lang blive installeret på gulvet i røret for hver 110 km.

Valgmuligheder for systemets funktion

Præsentationen tager højde for passager- og passager-fragt-versionen af systemet. I det første tilfælde foreslås det at bygge et rør med en diameter på 2,23 m. Vakuumtoget, der kører indenfor, vil kunne transportere op til 28 passagerer på én tur. Den anden mulighed involverer brugen af en rørledning med en diameter på 3,3 m. I dette tilfælde vil det være muligt at transportere tre ekstra biler i hver kapsel. Det skal bemærkes, at ifølge Elon Musk-projektet vil togene afgåhvert halve minut.

Omkostningseffektivitet og test

Hyperloop-projektet kan kaldes meget effektivt. Udviklerne har til hensigt fuldt ud at opfylde deres behov gennem sol- og vindenergi. De planlægger at sælge alt dets overskud og tjene omkring 25 millioner dollars årligt på dette. Ifølge Elon Musk skulle en enkeltbillet være omkring $20. I dette tilfælde vil projektet betale sig om tyve år.

De første test af vakuumtoget fandt sted i maj 2016. Til dette formål blev der bygget en særlig testplads i ørkenen nær Las Vegas. Vognen ved hjælp af elektromagneter accelererede først til et mærke på 180 km/t, hvorefter den gradvist stoppede.

Sikkerhed

Udviklerne var særligt forsigtige med sikkerheden. Kapslens bevægelse vil ikke påvirke passagerernes komfort på nogen måde. Det føles som om dets acceleration ikke adskiller sig fra flyets løbetur før start, og derefter - et stille glid og ingen turbulens. Elon Musk hævder, at et vakuumtog ikke kan afspore eller falde fra en højde, så det bør betragtes som en af de sikreste transportformer. I tilfælde af strømafbrydelse er kapslen udstyret med batterier, hvis kraft er nok til at holde passagererne i 45 minutter, med andre ord på hele ruten. De fleste mennesker er jo meget komfortable med flyrejser, på trods af at midlerne til at undslippe i tilfælde afkatastrofer i dem er yderst tvivlsomme.

Finishing

Skabelsen af et vakuumtog kræver uden tvivl enorme økonomiske omkostninger. Derudover er det før implementeringen af projektet nødvendigt at løse mange flere tekniske problemer. Men i vores tid, i betragtning af den konstante udvikling af teknologi, ser muligheden for at implementere denne satsning ikke så vag ud som for flere årtier siden. I den forbindelse bør man ikke blive overrasket, når tog, som er hurtigere end moderne supersoniske fly, snart vil blive brugt til at transportere passagerer og gods.