Vakumski vlak: princip delovanja, testiranje. Vlak prihodnosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Znanstveniki so že dolgo ugotovili, da je za povečanje hitrosti katerega koli vozila potrebno čim bolj zmanjšati silo trenja. Po tem principu letijo vesoljske ladje, ki lahko brez okoljskega upora potujejo v vesolju zelo dolgo. Prav ta lastnost je osnova projekta, znanega kot "vakuumski vlak prihodnosti."

Najhitrejši vlaki

Najvišji dosežek znanstvenikov na področju hitrega gibanja tal od danes velja za magnetno levitacijo. Vlake z magnetno levitacijo so testirali na Japonskem, v Angliji in Nemčiji v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Trenutno se ta vrsta prevoza uspešno izvaja v mnogih državah. V tem primeru je z zmanjšanjem trenja zagotovljena hitrost znotraj 500 km/h. Poleg tega je za tak tirna vozila značilna visoka učinkovitost, prijaznost do okolja in nizka raven hrupa. Hkrati je treba opozoriti, da povečanje hitrosti gibanja pomeni povečanjeaerodinamični upor. Znanstveniki predlagajo, da bi s podobnim pristopom ustvarili vakuumski vlak. Načelo njegovega delovanja je, da mora tir potekati znotraj cevi z izčrpanim zrakom, zato so izključene vse uporne sile.

Pojav ideje o vakuumskem transportu

Koncept izgradnje čezatlantskega tovornega cevovoda za dostavo blaga iz Evrope v Ameriko in obratno se je prvič pojavil v ZDA v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Kot je bilo načrtovano, je bila načrtovana izgradnja cevi v oceanu na globini pol kilometra, prevoz znotraj katere bi izvajali vlaki, ki se premikajo na magnetni blazini. Šele leta 1999 je ameriškemu inženirju Darielu Osterju uspelo pridobiti patent za tehnologije transporta vakuumskih cevovodov, kar je dalo nov zagon njihovemu razvoju.

Oster projekta

Po Osterjevi zamisli naj bi proga sestavljala dve dvignjeni cevi (za gibanje v različnih smereh), od katerih ima vsaka premer 150 cm Predvideva se, da bodo transportne kapsule na magnetnem vzmetenju zdrsnile v notranjost. Njihov premer bo 130 cm, dolžina pa 490 cm. V prikolici se bo lahko istočasno premikalo šest potnikov s skupno težo do 370 kg.

Motor za Osterjev vakuumski vlak bo sestavljen iz primarnega (cev za navijanje) in sekundarnega (telo same kapsule iz feromagnetne zlitine) elementov. Najmanjša vrzel med njimi omogoča uporabo asinhronega linearnega motorja. V sami prikolici boste potrebovalinamestite samo elektrodinamično vzmetenje, ki zagotavlja magnetno levitacijo, sistem za regeneracijo zraka, sedeže in miniaturne baterije, zasnovane za virtualna okna in televizorje. Ker bo gibanje kapsule potekalo skoraj brez upora, se lahko pomemben del energije, porabljene za pospeševanje, vrne med pojemkom. Glavna ovira pri uresničevanju tega projekta je, da se mora vlak v vakuumski cevi premikati po popolnoma ravni progi. V nasprotnem primeru bodo morali elektromagneti kompenzirati centrifugalno silo pri zavijanju.

švicarski projekt

Švicarski inženirji so začeli razvijati nekaj podobnega že leta 1974. Njihov projekt se je v zgodovino zapisal pod imenom Swissmetro. Kot je bilo načrtovano, naj bi kapsule z magnetno blazino delovale s hitrostjo do 500 km/h. Švicarski vakuumski vlak prihodnosti je bil zasnovan za povezovanje glavnih mest države (Bern, Zürich, Ženeva, Lozana in Basel). V tem primeru je bila načrtovana uporaba cevi s premerom 180 cm in osemsedežnega avtomobila za prevoz potnikov. Do danes je težko soditi o drugih značilnostih, saj projekt ni bil izdelan do konca. Leta 2009 je vlada države opustila to idejo.

angleški vlak prihodnosti

Britanski inženirji so se leta 2002 vrnili k projektu ustvarjanja vakuumskega vlaka. Njihovi načrti so preprosto veličastni, saj nameravajo izumitelji ustvariti omrežje, ki bo nadomestilo železnico in cestotransport. Da bi to naredili, je treba zgraditi celotno mrežo cevi po vsej državi. V tem primeru bodo kapsule zasnovane za največ dva potnika, ki se nahajata v ležečem položaju. Za razliko od prejšnjih projektov se mora tu vozni park premikati po tirnicah s hitrostjo do 420 km/h. Elektromotorje, ki se nahajajo na vozičkih, bodo poganjali s kontaktno tirnico. Glavna pomanjkljivost, ki jo ima angleški vakuumski vlak, je po mnenju razvijalcev povezana z visokimi stroški energije za prevoz enega potnika v primerjavi s prejšnjimi projekti. Po drugi strani pa je njegova glavna prednost v relativno nizkih stroških izgradnje prometnega omrežja.

Projekt Hyperloop

Najbolj obetaven je projekt vlaka prihodnosti, ki se imenuje Hyperloop. Idejo o njegovem nastanku leta 2012 je predlagal ameriški milijarder Elon Musk. Sprva se je o projektu govorilo kot o petem načinu prevoza, a ni preseglo razprav na televiziji. Potem ko je postalo znano o načrtih vlade za izgradnjo železniške proge za visoke hitrosti med Los Angelesom in San Franciscem, se je poslovnež lotil izvajanja svojega koncepta. Projekt Hyperloop je kopenski cevovod, v katerem lahko vakuumski vlak potuje s hitrostmi od 400 do 1220 km/h. Avgusta 2013 je bila ideja uradno predstavljena širši javnosti v predstavitvi na 58 straneh.

Načelo dela

Glavna ideja projekta Hyperloop je največja poceni ustvarjanje prometnega omrežja izcevi in nadaljnje delovanje. V zvezi s tem je temeljil na takšnem modelu, kot je vakuumski vlak. V ZDA je po mnenju izumitelja treba zgraditi mrežo zaprtih vzporednih tirov, ki se bodo povezovali na končnih točkah poti. Za ustvarjanje vakuuma v njih in njegovo vzdrževanje zadostujejo jeklene cevi debeline 25 mm in črpalke z nizko močjo. Znotraj njih Elon Musk predlaga lansiranje kapsul, dolgih do 30 metrov. Prvi poslovnež želi povezati San Francisco in Los Angeles.

Po mnenju razvijalca ne bo delovalo ustvariti absolutni vakuum v ceveh. V zvezi s tem bodo zračne mase usmerjene pod dno tirnega vozila skozi posebne šobe v njegovem premcu. To bo ustvarilo zračno blazino in prihranilo znatna sredstva, potrebna za izvedbo elektromagneta. Za polnjenje motorja, zaradi katerega se bo kapsula sprožila, bo na tla cevi vsakih 110 km nameščena aluminijasta tirnica dolžine 15 metrov.

Možnosti za delovanje sistema

Predstavitev obravnava potniško in potniško-tovorno različico sistema. V prvem primeru je predlagana izgradnja cevi s premerom 2,23 m. Vakuumski vlak, ki poteka v notranjosti, bo lahko prevažal do 28 potnikov na enem potovanju. Druga možnost vključuje uporabo cevovoda s premerom 3,3 m. V tem primeru bo mogoče v vsaki kapsuli prevažati tri dodatne avtomobile. Treba je opozoriti, da bodo po projektu Elona Muska vlaki odhajalivsake pol minute.

Stroškovna učinkovitost in testiranje

Projekt Hyperloop lahko imenujemo zelo učinkovit. Razvijalci nameravajo v celoti zadovoljiti svoje potrebe s sončno in vetrno energijo. Načrtujejo, da bodo prodali vse svoje presežke in s tem zaslužili približno 25 milijonov dolarjev letno. Po mnenju Elona Muska bi morala enosmerna vozovnica znašati približno 20 dolarjev. V tem primeru se bo projekt izplačal v dvajsetih letih.

Prvi preizkusi vakuumskega vlaka so bili izvedeni maja 2016. V ta namen je bil v puščavi blizu Las Vegasa zgrajen poseben poligon. Voziček je z uporabo elektromagnetov najprej pospešil do oznake 180 km/h, nato pa se je postopoma ustavil.

Varnost

Razvijalci so bili še posebej previdni glede varnosti. Gibanje kapsule nikakor ne bo vplivalo na udobje potnikov. Zdi se, da se njegov pospešek ne bo razlikoval od teka letala pred vzletom, nato pa - tiho drsenje in brez turbulenc. Elon Musk trdi, da vakuumski vlak ne more iztiriti ali pasti z višine, zato ga je treba šteti za enega najvarnejših načinov prevoza. V primeru izpada električne energije je kapsula opremljena z baterijami, katerih moč zadostuje za preživetje potnikov 45 minut, z drugimi besedami, za celotno pot. Konec koncev, večina ljudi je zelo udobna s potovanjem z letalom, kljub dejstvu, da so sredstva za pobeg v primerukatastrofe v njih so zelo dvomljive.

dokončanje

Ustvarjanje vakuumskega vlaka nedvomno zahteva velike finančne stroške. Poleg tega je pred izvedbo projekta potrebno rešiti še veliko tehničnih težav. Vendar pa v našem času, glede na nenehen razvoj tehnologije, možnost izvajanja tega podviga ni videti tako nejasna kot pred nekaj desetletji. V zvezi s tem se ne smemo čuditi, ko bodo vlaki, ki so hitrejši od sodobnih nadzvočnih letal, kmalu uporabljeni za prevoz potnikov in blaga.