Вакуум влак: принцип на работа, тестване. Влак на бъдещето

Учените отдавна са заключили, че за да се увеличи скоростта на всяко превозно средство, е необходимо теглото на триене да се потиска възможно най-много. По този принцип, космически летателни апарати, които могат да пътуват в космоса за много дълго време без съпротивление на околната среда. Тази функция е в основата на проекта, известен като "вакуум влак на бъдещето".

Най-бързи влакове

Най-високото постижение на учените в областта на високоскоростното движение на повърхността от днес се разглежда магнитна левитация.Влакове на магнитна възглавница бяха тествани в Япония, Англия и Германия през седемдесетте години на миналия век. Понастоящем този вид транспорт се използва успешно в много страни. В този случай, поради свеждането до минимум на триенето, се осигурява скорост от 500 км / ч. Освен това, такъв наличност Характеризира се с висока ефективност, екологична чистота и ниско ниво на шум. В същото време трябва да се отбележи, че увеличаването на скоростта на движение води до увеличаване на аеродинамичното съпротивление. Учените предполагат подобен подход за създаване на вакуумен влак. Принципът на работата му е, че пътят трябва да преминава вътре в тръбата с евакуиран въздух, така че всички сили на съпротивление са изключени.

Появата на идеята за транспортиране на вакуум

Концепцията за изграждане на трансатлантически товарен тръбопровод за доставка на стоки от Европа до Америка и в обратната посока за пръв път се появи в САЩ през 60-те години на миналия век. Според идеята се планира да се построи тръба в океана на дълбочина половин километър, транспортирането вътре в нея да се извърши поради това, че съединенията се движат върху магнитна възглавница. Едва през 1999 г. американският инженер Дариел Остер успя да получи патент за вакуумни тръбопроводни технологии за транспорт, което даде нов тласък на тяхното развитие.

Проектът Oster

Както беше планирано Остър, пистата трябва да е два въздушни тръби (за движение в противоположни посоки), диаметърът на всеки от които е 150 см. Предполага се, че в рамките на капсулите ще се плъзне транспорт Maglev. Диаметърът им е 130 см, а дължината им е 490 см. Шест пътници с товарно тегло до 370 кг могат да се движат едновременно в ремаркето.

Двигател вакуум Остър влак ще се състои от основен (оборудвана с намотки писти тръба) и вторичното (самата капсула тялото на феромагнитен сплави) елементи. Минималната свобода между тях позволява използването на асинхронен линеен мотор. В ремаркето трябва да инсталирате само на електродинамиката спирането на магнитна възглавница, регенерация на въздуха система, места и миниатюрни батерии са предназначени за виртуални прозорци и телевизори. Тъй като движението на капсулата ще се осъществи с малко или никакво съпротивление, значителна част от изразходваната енергия по време на ускорението може да се върне по време на спиране. Основното препятствие при осъществяването на този проект е, че влакът във вакуумната тръба трябва да се движи по идеално прави път. В противен случай електромагнитите ще трябва да компенсират центробежната сила в ъглите.

Швейцарски проект

Нещо подобно инженери от Швейцария започна да се развива през 1974 година. Техният проект слезе в историята под името Swissmetro. Според идеята капсулите на магнитната възглавница трябваше да се движат 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 се предвижда да се използват тръби с диаметър 180 см и осем пътнически автомобили за превоз на пътници. За днешна дата е трудно да се прецени за други характеристики, тъй като проектът не е изработен докрай. През 2009 г. правителството изостави тази идея.

Английски влак на бъдещето

Британски инженери през 2002 г. се завръщат в проекта за създаване на вакуумен влак. Техните планове са просто великолепни, защото изобретателите възнамеряват да създадат мрежа, която ще замени железопътната и пътния транспорт. За целта е необходимо да се изгради цяла мрежа от тръби в цялата страна. В този случай капсулите ще бъдат проектирани за максимум два пътника, разположени в легнало положение. За разлика от предишните проекти, подвижният състав трябва да се движи по релсите при скорости до 420 км / ч. Електродвигателите, разположени на количката, ще бъдат захранвани от контактната релса. Основният недостатък, който има английски вакуумен влак, според разработчиците, е свързан с високи енергийни разходи за транспортиране на един пътник в сравнение с предишни проекти. От друга страна, основното му предимство е свързано с относително ниските разходи за изграждане на транспортна мрежа.

Проект Hyperloop

Най-обещаващият проект изглежда като влак на бъдещето, който се нарича Hyperloop. Идеята за неговото създаване през 2012 г. бе предложена от американския милиардер Елон Маск. Първоначално проектът беше обявен за петият вид транспорт, но не се стигна до по-нататъшни дискусии по телевизията. След като стана известно за плановете на правителството за изграждане на високоскоростна железопътна връзка между Лос Анджелис и Сан Франциско, бизнесменът се зае с изпълнението на своята концепция. Проектът Hyperloop е наземна тръба, в която вакуумният влак може да се движи със скорости от 400 до 1220 км / ч. През август 2013 г. идеята беше официално представена на широката общественост в презентация от 58 страници.

Принцип на действие

Основната идея на проекта Hyperloop е да се максимизира лекотата на създаване на транспортна мрежа от тръби и по-нататъшна работа. В тази връзка тя се основава на такъв модел като вакуум влак. В Съединените щати, според изобретателя, е необходимо да се изгради мрежа от затворени паралелни маршрути, които да се свързват в крайните точки на маршрутите. За да се създаде вакуум в тях и да се поддържа, достатъчно стоманени тръби с дебелина 25 мм и помпи с ниска мощност. Вътре Elon Mask предлага да се движи капсула с дължина до 30 метра. Първият бизнесмен иска да се свърже помежду си със Сан Франциско и Лос Анджелис.

Според разработчика, няма да е възможно да се създаде абсолютен вакуум в тръбите. В тази връзка въздушните маси ще бъдат изпратени под дъното на подвижния състав чрез специални дюзи в носа. Това ще създаде Въздушна възглавница и да спестят значителни средства, необходими за осъществяване на електромагнита. За да презареди двигателя, поради което капсулата ще бъде пусната в движение, на всеки етаж от тръбата ще се монтира алуминиева релса с дължина 15 метра на всеки 110 км.

Варианти на функционирането на системата

Презентацията разглежда версията на системата за пътнически и пътнически товари. В първия случай се предлага изграждането на тръба с диаметър 2.23 м. Вакуумният влак, който тренира навътре, може да транспортира до 28 пътници за едно пътуване. Вторият вариант включва използването на тръбопровод, чийто диаметър е 3,3 м. В този случай във всяка капсула ще бъде възможно допълнително да се транспортират по три автомобила. Трябва да се отбележи, че според проекта Elon Mask, отпътуването на влаковете ще се извършва на всеки половин минута.

Икономическа ефективност и тестване

Проектът Hyperloop може да се нарече много ефективен. Разработчиците ще задоволят изцяло своите нужди за сметка на слънчевата и вятърната енергия. Всички излишъци, които те планират да продадат, печелят около 25 млн. Долара годишно. Според Elon Mask таксата за едната страна трябва да бъде около 20 долара. В този случай проектът ще се изплати за двадесет години.

Първите тестове на вакуумния влак се проведоха през май 2016 г. За целта в пустинята край Лас Вегас е построен специален тестов обект. Каруцата с помощта на електромагнитите се ускори до 180 км / ч, след което постепенно спря.

безопасност

Особено внимателно разработчиците реагираха на безопасността. Преместването на капсулата няма да повлияе на комфорта на пътниците. Според усещането, ускорението му няма да се различава от хода на самолета преди излитане и по-нататък - тихо плъзгане и без турбуленция. Елон Муск твърди, че вакуумният влак не може да излезе от релсите или да падне от височина, така че трябва да се разглежда като един от най-безопасното транспортно средство. В случай на прекъсване на захранването в капсулата се осигуряват батерии, чието захранване е достатъчно за поддържането на живота на пътниците за 45 минути, с други думи - за целия маршрут. В крайна сметка повечето хора са много спокойни относно пътуването с въздухоплавателни средства, независимо от факта, че средствата за спасяване в случай на бедствие в тях са много съмнителни.

завършване

Създаването на вакуум влак без съмнение изисква огромни финансови разходи. Освен това, преди реализацията на проекта, е необходимо да се решат много технически проблеми. Въпреки това, предвид нашето постоянно развитие на технологиите, възможността за осъществяване на това начинание изглежда не толкова неясна, колкото преди няколко десетина години. В това отношение не бива да се изненадваме, когато влакове, които са по-бързи от съвременните свръхзвукови самолети, скоро ще бъдат използвани за превоз на пътници и товари.