Tren de vid: principiu de funcționare, testare. Trenul viitorului

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Oamenii de știință au ajuns de multă vreme la concluzia că pentru a crește viteza oricărui vehicul, este necesar să se suprima cât mai mult forța de frecare. Conform acestui principiu, zboară navele spațiale care, fără rezistență mediului, pot călători în spațiu pentru o perioadă foarte lungă de timp. Această caracteristică stă la baza proiectului, cunoscută sub numele de „trenul cu vid al viitorului”.

Cele mai rapide trenuri

Cea mai mare realizare a oamenilor de știință în domeniul mișcării de mare viteză a solului, de astăzi, este considerată levitație magnetică. Trenurile cu levitație magnetică au fost testate în Japonia, Anglia și Germania încă din anii 1970. În prezent, acest tip de transport este operat cu succes în multe state. În acest caz, prin reducerea la minimum a frecării, se asigură viteze în limita a 500 km/h. Mai mult, un astfel de material rulant se caracterizează prin eficiență ridicată, ecologic și nivel scăzut de zgomot. În același timp, trebuie remarcat faptul că o creștere a vitezei de mișcare implică o creștere arezistență aerodinamică. Oamenii de știință propun să creeze un tren cu vid folosind o abordare similară. Principiul funcționării sale este că șina trebuie să treacă în interiorul conductei cu aer pompat, astfel încât toate forțele de rezistență sunt excluse.

Apariția ideii de transport în vid

Conceptul de construire a unei conducte transatlantice de marfă pentru a livra mărfuri din Europa în America și viceversa a apărut pentru prima dată în SUA în anii șaizeci ai secolului trecut. Așa cum era planificat, s-a planificat construirea unei conducte în ocean la o adâncime de jumătate de kilometru, transportul în interiorul căruia să fie efectuat de trenuri care se deplasează pe o pernă magnetică. Abia în 1999, inginerul american Dariel Oster a reușit să obțină un brevet pentru tehnologiile de transport prin conducte în vid, ceea ce a dat un nou impuls dezvoltării acestora.

Project Oster

După ideea lui Oster, calea ar trebui să fie formată din două conducte ridicate (pentru mișcare în direcții diferite), fiecare având un diametru de 150 cm. Se presupune că în interior vor aluneca capsule de transport pe o suspensie magnetică. Diametrul lor va fi de 130 cm, iar lungimea - 490 cm. Șase pasageri cu o greutate totală de până la 370 kg se vor putea deplasa în remorcă în același timp.

Motorul pentru trenul de vid al lui Oster va consta dintr-un element primar (o țeavă de cale înfășurată) și unul secundar (corpul capsulei din aliaj feromagnetic în sine). Distanța minimă dintre ele permite utilizarea unui motor liniar asincron. În remorca în sine veți avea nevoieinstalați doar o suspensie electrodinamică pentru a asigura levitația magnetică, un sistem de regenerare a aerului, scaune și baterii miniaturale concepute pentru geamuri și televizoare virtuale. Deoarece mișcarea capsulei va avea loc practic fără rezistență, o parte semnificativă din energia cheltuită pentru accelerare poate fi returnată în timpul decelerației. Principala problemă în realizarea acestui proiect este că trenul din tubul cu vid trebuie să se deplaseze de-a lungul unei căi perfect drepte. În caz contrar, electromagneții vor trebui să compenseze forța centrifugă la viraje.

Proiect elvețian

Inginerii elvețieni au început să dezvolte ceva similar în 1974. Proiectul lor a intrat în istorie sub numele de Swissmetro. Așa cum era planificat, capsulele cu perne magnetice trebuiau să ruleze cu o viteză de până la 500 km/h. Trenul elvețian în vid al viitorului a fost conceput pentru a conecta principalele orașe ale statului (Berna, Zurich, Geneva, Lausanne și Basel). În acest caz, s-a planificat utilizarea țevilor cu diametrul de 180 cm și a unei mașini cu opt locuri pentru transportul de pasageri. Până în prezent, este dificil să judeci alte caracteristici, deoarece proiectul nu a fost elaborat până la sfârșit. În 2009, guvernul țării a abandonat această idee.

Trenul englez al viitorului

Inginerii britanici s-au întors în 2002 la proiectul de a crea un tren cu vid. Planurile lor sunt pur și simplu grandioase, deoarece inventatorii intenționează să creeze o rețea care să înlocuiască calea ferată și drumultransport. Pentru a face acest lucru, este necesar să construiți o întreagă rețea de țevi în toată țara. În acest caz, capsulele vor fi proiectate pentru maximum doi pasageri aflați în poziția culcat. Spre deosebire de proiectele anterioare, aici materialul rulant trebuie să se deplaseze de-a lungul șinelor cu viteze de până la 420 km/h. Motoarele electrice amplasate pe cărucioare vor fi alimentate de o șină de contact. Principalul dezavantaj pe care îl are trenul cu vid englezesc, potrivit dezvoltatorilor, este asociat cu costurile mari de energie pentru transportul unui pasager, comparativ cu proiectele anterioare. Pe de altă parte, principalul său avantaj constă în costul relativ scăzut al construirii unei rețele de transport.

Proiect Hyperloop

Cel mai promițător este proiectul trenului viitorului, care se numește Hyperloop. Ideea creării sale în 2012 a fost sugerată de miliardarul american Elon Musk. Inițial, despre proiect s-a vorbit ca fiind al cincilea mod de transport, dar nu a depășit discuțiile la televizor. După ce a devenit cunoscut planurile guvernului de a construi o linie feroviară de mare viteză între Los Angeles și San Francisco, omul de afaceri a preluat implementarea conceptului său. Proiectul Hyperloop este o conductă terestră în care un tren cu vid poate călători cu viteze cuprinse între 400 și 1220 km/h. În august 2013, ideea a fost prezentată oficial publicului larg într-o prezentare de 58 de pagini.

Principiul de lucru

Ideea principală a proiectului Hyperloop este ieftinitatea maximă a creării unei rețele de transport dințevi și funcționare ulterioară. În acest sens, s-a bazat pe un astfel de model precum un tren cu vid. În SUA, conform inventatorului, este necesar să se construiască o rețea de căi paralele închise care să facă legătura la punctele de capăt ale traseelor. Pentru a crea un vid în ele și a-l menține, sunt suficiente țevi de oțel de 25 mm grosime și pompe cu putere redusă. În interiorul lor, Elon Musk sugerează lansarea de capsule de până la 30 de metri lungime. Primul om de afaceri vrea să facă legătura între San Francisco și Los Angeles.

Conform dezvoltatorului, nu va funcționa pentru a crea un vid absolut în conducte. În acest sens, masele de aer vor fi direcționate sub fundul materialului rulant prin duze speciale din arcul acestuia. Acest lucru va crea o pernă de aer și va economisi fondurile semnificative necesare pentru implementarea electromagnetului. Pentru a reîncărca motorul, datorită căruia capsula va fi pusă în mișcare, pe podeaua conductei va fi instalată o șină de aluminiu de 15 metri lungime la fiecare 110 km.

Opțiuni pentru funcționarea sistemului

Prezentarea are în vedere versiunea pentru pasageri și pasager-marfă a sistemului. În primul caz, se propune realizarea unei conducte cu diametrul de 2,23 m. Trenul cu vid care circulă în interior va putea transporta până la 28 de pasageri într-o singură călătorie. A doua opțiune presupune utilizarea unei conducte cu diametrul de 3,3 m. În acest caz, va fi posibil să transportați trei mașini suplimentare în fiecare capsulă. De menționat că, conform proiectului Elon Musk, trenurile vor plecala fiecare jumătate de minut.

Eficiența costurilor și testarea

Proiectul Hyperloop poate fi numit foarte eficient. Dezvoltatorii intenționează să-și satisfacă pe deplin nevoile prin energie solară și eoliană. Ei plănuiesc să vândă tot surplusul său, câștigând aproximativ 25 de milioane de dolari anual din asta. Potrivit lui Elon Musk, un tarif unic ar trebui să fie de aproximativ 20 USD. În acest caz, proiectul va avea rezultate în douăzeci de ani.

Primele teste ale trenului în vid au avut loc în mai 2016. În acest scop, a fost construit un loc de testare special în deșertul de lângă Las Vegas. Căruciorul, folosind electromagneți, a accelerat mai întâi până la un marcaj de 180 km/h, după care s-a oprit treptat.

Siguranță

Dezvoltatorii au fost deosebit de atenți la securitate. Mișcarea capsulei nu va afecta în niciun fel confortul pasagerilor. Se simte că accelerația sa nu va diferi de alergarea avionului înainte de decolare și apoi - o alunecare liniștită și fără turbulențe. Elon Musk susține că un tren cu vid nu poate deraia sau cădea de la înălțime, așa că ar trebui considerat unul dintre cele mai sigure moduri de transport. În cazul unei pene de curent, capsula este echipată cu baterii, a căror putere este suficientă pentru a susține pasagerii timp de 45 de minute, cu alte cuvinte, pe întregul traseu. La urma urmei, majoritatea oamenilor se simt foarte confortabil cu călătoriile cu avionul de linie, în ciuda faptului că mijloacele de evacuare în caz dedezastrele din acestea sunt foarte îndoielnice.

Finisare

Crearea unui tren cu vid, fără îndoială, necesită costuri financiare uriașe. În plus, înainte de implementarea proiectului, este necesar să se rezolve mult mai multe probleme tehnice. Cu toate acestea, în vremea noastră, având în vedere dezvoltarea constantă a tehnologiei, posibilitatea implementării acestei aventuri nu pare la fel de vagă ca acum câteva decenii. În acest sens, nu trebuie să fim surprinși când trenurile, care sunt mai rapide decât aeronavele supersonice moderne, vor fi utilizate în curând pentru transportul de pasageri și mărfuri.