Вакуумна влак: принцип на действие, тестване. Влак на бъдещето

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Учените отдавна са стигнали до заключението, че за да се увеличи скоростта на всяко превозно средство, е необходимо да се потисне силата на триене колкото е възможно повече. Според този принцип летят космически кораби, които без съпротива на околната среда могат да пътуват в космоса много дълго време. Именно тази характеристика е в основата на проекта, известен като "вакуумния влак на бъдещето".

Най-бързите влакове

Най-високото постижение на учените в областта на високоскоростното движение на земята от днес се счита за магнитна левитация. Влакове с магнитна левитация са тествани в Япония, Англия и Германия през 70-те години на миналия век. В момента този вид транспорт се оперира успешно в много държави. В този случай чрез минимизиране на триенето се осигуряват скорости в рамките на 500 км/ч. Освен това такъв подвижен състав се характеризира с висока ефективност, екологичност и ниско ниво на шум. В същото време трябва да се отбележи, че увеличаването на скоростта на движение води до увеличаване нааеродинамично съпротивление. Учените предлагат да се създаде вакуумен влак, използвайки подобен подход. Принципът на неговото действие е, че релсите трябва да преминават вътре в тръбата с изпомпван въздух, така че всички съпротивителни сили са изключени.

Появата на идеята за вакуумен транспорт

Концепцията за изграждане на трансатлантически товарен тръбопровод за доставка на стоки от Европа до Америка и обратно се появи за първи път в САЩ през шейсетте години на миналия век. Както беше планирано, беше планирано да се построи тръба в океана на дълбочина от половин километър, транспортирането в рамките на която да се извършва от влакове, движещи се върху магнитна възглавница. Едва през 1999 г. американският инженер Дариел Остер успява да получи патент за технологии за вакуумен тръбопроводен транспорт, което дава нов тласък на тяхното развитие.

Project Oster

По идея на Остер пистата трябва да се състои от две повдигнати тръби (за движение в различни посоки), всяка от които е с диаметър 150 см. Предполага се, че вътре ще се плъзгат транспортни капсули върху магнитно окачване. Диаметърът им ще бъде 130 см, а дължината - 490 см. Шестима пътници с общо тегло до 370 кг ще могат да се движат в ремаркето едновременно.

Двигателят за вакуумния влак на Oster ще се състои от първичен (навиваща се релсова тръба) и вторичен (тялото на самата капсула от феромагнитна сплав) елементи. Минималната разлика между тях позволява използването на асинхронен линеен двигател. В самия трейлър ще ви трябваинсталирайте само електродинамично окачване за осигуряване на магнитна левитация, система за регенериране на въздуха, седалки и миниатюрни батерии, предназначени за виртуални прозорци и телевизори. Тъй като движението на капсулата ще се случи практически без съпротивление, значителна част от енергията, изразходвана за ускорение, може да се върне по време на забавяне. Основната пречка при реализирането на този проект е, че влакът във вакуумната тръба трябва да се движи по идеално прав коловоз. В противен случай електромагнитите ще трябва да компенсират центробежната сила при завиване.

швейцарски проект

Швейцарските инженери започнаха да разработват нещо подобно още през 1974 г. Техният проект влезе в историята под името Swissmetro. Както беше планирано, капсулите с магнитна възглавница трябваше да работят със скорост до 500 км/ч. Швейцарският вакуумен влак на бъдещето е проектиран да свързва основните градове на държавата (Берн, Цюрих, Женева, Лозана и Базел). В този случай беше планирано да се използват тръби с диаметър 180 см и осемместен автомобил за превоз на пътници. Към днешна дата е трудно да се преценят други характеристики, тъй като проектът не е разработен до края. През 2009 г. правителството на страната изостави тази идея.

Английски влак на бъдещето

Британските инженери през 2002 г. се върнаха към проекта за създаване на вакуумен влак. Плановете им са просто грандиозни, защото изобретателите възнамеряват да създадат мрежа, която да замени железопътната и пътнататранспорт. За да направите това, е необходимо да се изгради цяла мрежа от тръби в цялата страна. В този случай капсулите ще бъдат предназначени за максимум двама пътници, разположени в легнало положение. За разлика от предишни проекти, тук подвижният състав трябва да се движи по релсите със скорост до 420 км/ч. Електродвигателите, разположени на количките, ще се захранват от контактна шина. Основният недостатък, който има английският вакуумен влак, според разработчиците, е свързан с високите енергийни разходи за транспортиране на един пътник в сравнение с предишни проекти. От друга страна, основното му предимство се крие в относително ниската цена на изграждане на транспортна мрежа.

Проект Hyperloop

Най-обещаващ е проектът на влака на бъдещето, който се нарича Hyperloop. Идеята за създаването му през 2012 г. е предложена от американския милиардер Илон Мъск. Първоначално за проекта се говореше като за петия вид транспорт, но не надхвърли дискусиите по телевизията. След като стана известно за плановете на правителството за изграждане на високоскоростна железопътна линия между Лос Анджелис и Сан Франциско, бизнесменът се зае с реализацията на концепцията си. Проектът Hyperloop е сухопътен тръбопровод, в който вакуумен влак може да се движи със скорост от 400 до 1220 км/ч. През август 2013 г. идеята беше официално представена на широката публика в презентация от 58 страници.

Принцип на работа

Основната идея на проекта Hyperloop е максималната евтиност на създаването на транспортна мрежа оттръби и по-нататъшна експлоатация. В тази връзка той се основаваше на такъв модел като вакуумен влак. В САЩ, според изобретателя, е необходимо да се изгради мрежа от затворени паралелни коловози, които ще се свързват в крайните точки на маршрутите. За да създадете вакуум в тях и да го поддържате, са достатъчни стоманени тръби с дебелина 25 мм и помпи с ниска мощност. Вътре в тях Илон Мъск предлага пускане на капсули с дължина до 30 метра. Първият бизнесмен иска да свърже Сан Франциско и Лос Анджелис.

Според разработчика няма да работи за създаване на абсолютен вакуум в тръбите. В тази връзка въздушните маси ще се насочват под дъното на подвижния състав чрез специални дюзи в носа му. Това ще създаде въздушна възглавница и ще спести значителни средства, необходими за внедряването на електромагнита. За презареждане на двигателя, поради което капсулата ще се задвижи, на пода на тръбата ще бъде монтирана алуминиева релса с дължина 15 метра на всеки 110 км.

Опции за функционирането на системата

Презентацията разглежда пътническата и пътническата версия на системата. В първия случай се предлага да се изгради тръба с диаметър 2,23 м. Вакуумният влак, който върви вътре, ще може да превозва до 28 пътника за едно пътуване. Вторият вариант включва използването на тръбопровод с диаметър 3,3 м. В този случай ще бъде възможно транспортирането на три допълнителни коли във всяка капсула. Трябва да се отбележи, че според проекта на Илон Мъск влаковете ще тръгватна всяка половин минута.

Разходна ефективност и тестване

Проектът Hyperloop може да се нарече много ефективен. Разработчиците възнамеряват да задоволят изцяло нуждите му чрез слънчева и вятърна енергия. Те планират да продадат целия си излишък, като печелят около 25 милиона долара годишно от това. Според Илон Мъск, еднопосочната тарифа би трябвало да бъде около 20 долара. В този случай проектът ще се изплати след двадесет години.

Първите тестове на вакуумния влак се проведоха през май 2016 г. За целта в пустинята близо до Лас Вегас е изграден специален полигон. Количката, използвайки електромагнити, първо ускори до марка от 180 km/h, след което постепенно спря.

Безопасност

Разработчиците бяха особено внимателни за сигурността. Движението на капсулата няма да повлияе по никакъв начин на комфорта на пътниците. Усеща се, че ускорението му няма да се различава от джогинга на самолета преди излитане, а след това - тихо плъзгане и никаква турбуленция. Илон Мъск твърди, че вакуумният влак не може да дерайлира или падне от височина, така че трябва да се счита за един от най-безопасните видове транспорт. В случай на прекъсване на електрозахранването, капсулата е оборудвана с батерии, чиято мощност е достатъчна, за да издържа пътниците за 45 минути, с други думи, за целия маршрут. В крайна сметка, повечето хора са много удобни с пътуване със самолет, въпреки факта, че средствата за бягство в случай набедствията в тях са много съмнителни.

Завършване

Създаването на вакуумен влак без съмнение изисква огромни финансови разходи. Освен това, преди изпълнението на проекта е необходимо да се решат още много технически проблеми. Въпреки това, в наше време, предвид постоянното развитие на технологиите, възможността за реализиране на това начинание не изглежда толкова неясна, както преди няколко десетилетия. В тази връзка не бива да се учудва, когато влаковете, които са по-бързи от съвременните свръхзвукови самолети, скоро ще се използват за превоз на пътници и товари.