Vakuum trein: beginsel van werking, toetsing. Trein van die toekoms

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Wetenskaplikes het lank tot die gevolgtrekking gekom dat om die spoed van enige voertuig te verhoog, dit nodig is om die wrywingskrag so veel as moontlik te onderdruk. Volgens hierdie beginsel vlieg ruimteskepe, wat, sonder omgewingsweerstand, baie lank in die ruimte kan reis. Dit is hierdie kenmerk wat die projek onderlê, bekend as die "vakuum trein van die toekoms."

Die vinnigste treine

Die hoogste prestasie van wetenskaplikes op die gebied van hoëspoed grondbeweging, word vandag as magnetiese sweef beskou. Magnetiese levitasie-treine is in die 1970's in Japan, Engeland en Duitsland getoets. Tans word hierdie tipe vervoer suksesvol in baie state bedryf. In hierdie geval, deur wrywing te minimaliseer, word spoed binne 500 km/h verskaf. Boonop word sulke rollende materiaal gekenmerk deur hoë doeltreffendheid, omgewingsvriendelikheid en lae geraasvlak. Terselfdertyd moet daarop gelet word dat 'n toename in die spoed van beweging 'n toename inaërodinamiese sleur. Wetenskaplikes stel voor om 'n vakuumtrein te skep met 'n soortgelyke benadering. Die beginsel van sy werking is dat die baan binne die pyp moet gaan met uitgepompte lug, dus is alle weerstandskragte uitgesluit.

Die ontstaan van die idee van vakuumvervoer

Die konsep om 'n trans-Atlantiese vragpypleiding te bou om goedere van Europa na Amerika te lewer en omgekeerd, het die eerste keer in die VSA in die sestigerjare van die vorige eeu verskyn. Soos beplan is daar beplan om 'n pyp in die see op 'n diepte van 'n halwe kilometer te bou, waarbinne vervoer deur treine uitgevoer sou word wat op 'n magnetiese kussing beweeg. Eers in 1999 het die Amerikaanse ingenieur Dariel Oster daarin geslaag om 'n patent vir vakuumpypleidingvervoertegnologieë te bekom, wat 'n nuwe stukrag aan hul ontwikkeling gegee het.

Project Oster

Volgens Oster se idee moet die baan bestaan uit twee verhoogde pype (vir beweging in verskillende rigtings), wat elk 150 cm in deursnee is. Daar word aanvaar dat vervoerkapsules op 'n magnetiese suspensie binne sal gly. Hul deursnee sal 130 cm wees, en die lengte - 490 cm. Ses passasiers met 'n totale gewig van tot 370 kg sal gelyktydig in die sleepwa kan beweeg.

Die enjin vir Oster se vakuumtrein sal bestaan uit 'n primêre ('n kronkelende spoorpyp) en 'n sekondêre (die liggaam van die ferromagnetiese legeringskapsule self) elemente. Die minimum gaping tussen hulle laat die gebruik van 'n asinchrone lineêre motor toe. In die sleepwa self sal jy nodig hêinstalleer slegs 'n elektrodinamiese skorsing om magnetiese swewing te verskaf, 'n lugregenerasiestelsel, sitplekke en miniatuurbatterye wat ontwerp is vir virtuele vensters en TV's. Aangesien die beweging van die kapsule met feitlik geen weerstand sal plaasvind nie, kan 'n aansienlike deel van die energie wat aan versnelling bestee word, tydens vertraging teruggestuur word. Die grootste probleem om hierdie projek 'n werklikheid te maak, is dat die trein in die vakuumbuis langs 'n perfek reguit spoor moet beweeg. Andersins sal die elektromagnete moet kompenseer vir die sentrifugale krag tydens draaie.

Switserse projek

Switserse ingenieurs het in 1974 iets soortgelyks begin ontwikkel. Hul projek het die geskiedenis ingeskryf onder die naam Swissmetro. Soos beplan, was die magnetiese kussingkapsules veronderstel om teen 'n spoed van tot 500 km/h te hardloop. Die Switserse vakuumtrein van die toekoms is ontwerp om die hoofstede van die staat (Bern, Zürich, Genève, Lausanne en Basel) met mekaar te verbind. In hierdie geval is daar beplan om pype met 'n deursnee van 180 cm en 'n agtsitplekmotor vir die vervoer van passasiers te gebruik. Tot op datum is dit moeilik om ander kenmerke te beoordeel, aangesien die projek nie tot die einde uitgewerk is nie. In 2009 het die land se regering hierdie idee laat vaar.

Engelse trein van die toekoms

Britse ingenieurs het in 2002 teruggekeer na die projek om 'n vakuumtrein te skep. Hulle planne is eenvoudig grandioos, want die uitvinders beoog om 'n netwerk te skep wat die spoor en pad sal vervangvervoer. Om dit te doen, is dit nodig om 'n hele web van pype regoor die land te bou. In hierdie geval sal die kapsules ontwerp word vir 'n maksimum van twee passasiers wat in die buikposisie geleë is. Anders as vorige projekte, moet die rollende materiaal hier langs die spore beweeg teen snelhede tot 420 km/h. Die elektriese motors wat op die trollies geleë is, sal deur 'n kontakreling aangedryf word. Die grootste nadeel wat die Engelse vakuumtrein het, hou volgens die ontwikkelaars verband met hoë energiekoste vir die vervoer van een passasier, vergeleke met vorige projekte. Aan die ander kant lê die grootste voordeel daarvan in die relatief lae koste om 'n vervoernetwerk te bou.

Hyperloop-projek

Die mees belowende is die projek van die trein van die toekoms, wat Hyperloop genoem word. Die idee van sy skepping in 2012 is voorgestel deur die Amerikaanse miljardêr Elon Musk. Aanvanklik is oor die projek gepraat as die vyfde vervoermiddel, maar dit het nie verder gegaan as besprekings op televisie nie. Nadat dit bekend geword het oor die planne van die regering om 'n hoëspoed-spoorlyn tussen Los Angeles en San Francisco te bou, het die sakeman die implementering van sy konsep aangepak. Die Hyperloop-projek is 'n oorland pyplyn waarin 'n vakuumtrein kan ry teen snelhede wat wissel van 400 tot 1220 km/h. In Augustus 2013 is die idee amptelik aan die algemene publiek voorgehou in 'n aanbieding van 58 bladsye.

Werkbeginsel

Die hoofgedagte van die Hyperloop-projek is die maksimum goedkoopheid om 'n vervoernetwerk van te skeppype en verdere werking. In hierdie verband was dit gebaseer op so 'n model soos 'n vakuumtrein. In die VSA is dit volgens die uitvinder nodig om 'n netwerk van geslote parallelle spore te bou wat by die eindpunte van die roetes sal verbind. Om’n vakuum daarin te skep en in stand te hou, is staalpype van 25 mm dik en pompe met lae krag genoeg. Binne hulle stel Elon Musk voor om kapsules van tot 30 meter lank te lanseer. Die eerste sakeman wil San Francisco en Los Angeles verbind.

Volgens die ontwikkelaar sal dit nie werk om 'n absolute vakuum in die pype te skep nie. In hierdie verband sal lugmassas onder die onderkant van die rollende materiaal deur spesiale spuitpunte in sy boeg gerig word. Dit sal 'n lugkussing skep en aansienlike fondse bespaar wat nodig is vir die implementering van die elektromagneet. Om die enjin te herlaai, waardeur die kapsule aan die gang gesit sal word, sal 'n aluminiumreling van 15 meter lank elke 110 km op die vloer van die pyp geïnstalleer word.

Opsies vir die werking van die stelsel

Die aanbieding neem die passasiers- en passasiersvragweergawe van die stelsel in ag. In die eerste geval word voorgestel om 'n pyp te bou met 'n deursnee van 2,23 m. Die vakuumtrein wat binne ry, sal tot 28 passasiers in een rit kan vervoer. Die tweede opsie behels die gebruik van 'n pyplyn met 'n deursnee van 3,3 m. In hierdie geval sal dit moontlik wees om drie bykomende motors in elke kapsule te vervoer. Daar moet kennis geneem word dat volgens die Elon Musk-projek treine sal vertrekelke halfminuut.

Kostedoeltreffendheid en toetsing

Die Hyperloop-projek kan baie effektief genoem word. Die ontwikkelaars beoog om ten volle in sy behoeftes te voorsien deur son- en windenergie. Hulle beplan om al sy surplus te verkoop, en verdien sowat $25 miljoen jaarliks hiermee. Volgens Elon Musk sal 'n eenrigtingtarief ongeveer $20 moet wees. In hierdie geval sal die projek oor twintig jaar vrugte afwerp.

Die eerste toetse van die vakuumtrein het in Mei 2016 plaasgevind. Vir hierdie doel is 'n spesiale toetsterrein in die woestyn naby Las Vegas gebou. Die trollie, met behulp van elektromagnete, het eers versnel tot 'n merk van 180 km/h, waarna dit geleidelik gestop het.

Veiligheid

Die ontwikkelaars was veral versigtig oor sekuriteit. Die beweging van die kapsule sal op geen manier die gemak van passasiers beïnvloed nie. Dit voel of sy versnelling nie sal verskil van die draf van die vliegtuig voor opstyg nie, en dan - 'n stil gly en geen turbulensie nie. Elon Musk beweer dat 'n vakuumtrein nie kan ontspoor of van 'n hoogte kan val nie, daarom moet dit as een van die veiligste vervoermiddels beskou word. In die geval van 'n kragonderbreking is die kapsule toegerus met batterye waarvan die krag genoeg is om passasiers vir 45 minute te onderhou, met ander woorde vir die hele roete. Na alles, die meeste mense is baie gemaklik met vliegtuig reis, ten spyte van die feit dat die manier van ontsnapping in die geval vanrampe daarin is hoogs twyfelagtig.

Afwerking

Die skepping van 'n vakuumtrein verg ongetwyfeld groot finansiële koste. Daarbenewens, voor die implementering van die projek, is dit nodig om baie meer tegniese probleme op te los. In ons tyd, gegewe die voortdurende ontwikkeling van tegnologie, lyk die moontlikheid om hierdie onderneming te implementeer egter nie so vaag soos 'n paar dekades gelede nie. In hierdie verband moet mens nie verbaas wees wanneer treine, wat vinniger as moderne supersoniese vliegtuie is, binnekort gebruik sal word om passasiers en goedere te vervoer nie.