Vakum treni: çalışma prensibi, test. geleceğin treni

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Bilim adamları uzun zamandır herhangi bir aracın hızını artırmak için sürtünme kuvvetini mümkün olduğunca bastırmak gerektiğine karar verdiler. Bu prensibe göre, çevresel direnç olmaksızın uzayda çok uzun süre seyahat edebilen uzay gemileri uçar. "Geleceğin vakumlu treni" olarak bilinen projenin temelinde bu özellik yatıyor.

En hızlı trenler

Bugün itibariyle yüksek hızlı yer hareketi alanındaki bilim adamlarının en yüksek başarısı, manyetik levitasyon olarak kabul ediliyor. Manyetik kaldırma trenleri, 1970'lerde Japonya, İngiltere ve Almanya'da test edildi. Şu anda, bu tür ulaşım birçok eyalette başarıyla işletilmektedir. Bu durumda sürtünme en aza indirilerek 500 km/h içindeki hızlar sağlanır. Ayrıca, bu tür vagonlar, yüksek verimlilik, çevre dostu olma ve düşük gürültü seviyesi ile karakterize edilir. Aynı zamanda, hareket hızındaki bir artışın, bir artış gerektirdiğine dikkat edilmelidir.aerodinamik sürükleme. Bilim adamları, benzer bir yaklaşım kullanarak bir vakum treni oluşturmayı öneriyorlar. Çalışma prensibi, rayın dışarı pompalanan hava ile borunun içinden geçmesi gerektiğidir, böylece tüm direnç kuvvetleri hariç tutulur.

Vakumlu taşıma fikrinin ortaya çıkışı

Avrupa'dan Amerika'ya ve tam tersi malları teslim etmek için bir transatlantik kargo boru hattı inşa etme konsepti ilk olarak geçen yüzyılın altmışlı yıllarında ABD'de ortaya çıktı. Planlandığı gibi, okyanusta yarım kilometre derinlikte bir boru inşa edilmesi planlandı, bunun içinde ulaşımın manyetik bir yastık üzerinde hareket eden trenler tarafından gerçekleştirileceği planlandı. Sadece 1999'da Amerikalı mühendis Dariel Oster, gelişimine yeni bir ivme kazandıran vakumlu boru hattı taşıma teknolojileri için bir patent almayı başardı.

Proje Oster

Oster'in fikrine göre, parkur, her biri 150 cm çapında iki yükseltilmiş borudan (farklı yönlerde hareket için) oluşmalıdır. Manyetik bir süspansiyon üzerindeki taşıma kapsüllerinin içeriye kayacağı varsayılmaktadır. Çapları 130 cm ve uzunluğu - 490 cm olacak. Toplam ağırlığı 370 kg'a kadar olan altı yolcu aynı anda treyler içinde hareket edebilecek.

Oster'in vakumlu treninin motoru, bir birincil (bir sarma hattı borusu) ve bir ikincil (ferromanyetik alaşımlı kapsülün gövdesinin kendisi) elemanlardan oluşacaktır. Aralarındaki minimum boşluk, asenkron lineer motor kullanımına izin verir. Römorkun kendisinde ihtiyacınız olacakmanyetik kaldırma, hava rejenerasyon sistemi, koltuklar ve sanal pencereler ve TV'ler için tasarlanmış minyatür piller sağlamak için yalnızca elektrodinamik bir süspansiyon takın. Kapsülün hareketi neredeyse hiç direnç göstermeden gerçekleşeceğinden, hızlanma için harcanan enerjinin önemli bir kısmı yavaşlama sırasında geri dönebilir. Bu projeyi gerçeğe dönüştürmedeki ana engel, vakum tüpündeki trenin tamamen düz bir hat boyunca hareket etmesi gerektiğidir. Aksi takdirde, elektromıknatısların viraj alırken merkezkaç kuvvetini telafi etmesi gerekecektir.

İsviçre projesi

İsviçreli mühendisler 1974'te benzer bir şey geliştirmeye başladılar. Projeleri Swissmetro adı altında tarihe geçti. Planlandığı gibi, manyetik yastıklı kapsüllerin 500 km / s hıza kadar çalışması gerekiyordu. Geleceğin İsviçreli vakum treni, eyaletin ana şehirlerini (Bern, Zürih, Cenevre, Lozan ve Basel) birbirine bağlamak için tasarlandı. Bu durumda, yolcu taşımak için 180 cm çapında borular ve sekiz kişilik bir araba kullanılması planlandı. Bugüne kadar, proje sonuna kadar çalışılmadığı için diğer özellikleri yargılamak zordur. 2009'da ülke hükümeti bu fikri terk etti.

Geleceğin İngilizce treni

İngiliz mühendisler 2002'de bir vakum treni yaratma projesine geri döndüler. Planları çok büyük, çünkü mucitler demiryolu ve karayolunun yerini alacak bir ağ oluşturmayı planlıyorlar. Ulaşım. Bunu yapmak için, ülke genelinde bütün bir boru ağı inşa etmek gerekiyor. Bu durumda kapsüller, yüzüstü pozisyonda bulunan en fazla iki yolcu için tasarlanacaktır. Önceki projelerden farklı olarak, burada vagonlar 420 km/s'ye kadar hızlarda raylar boyunca hareket etmelidir. Arabalar üzerinde bulunan elektrik motorları, kontak rayından güç alacaktır. İngiliz vakum treninin geliştiricilere göre sahip olduğu ana dezavantaj, önceki projelere kıyasla bir yolcunun taşınması için yüksek enerji maliyetleri ile ilişkilidir. Öte yandan, ana avantajı, bir ulaşım ağı kurmanın nispeten düşük maliyetinde yatmaktadır.

Hyperloop Projesi

En umut verici olanı, Hyperloop olarak adlandırılan geleceğin treni projesidir. 2012 yılında yaratılması fikri, Amerikalı milyarder Elon Musk tarafından önerildi. Başlangıçta proje beşinci ulaşım modu olarak konuşuldu, ancak televizyonda tartışmaların ötesine geçmedi. Hükümetin Los Angeles ve San Francisco arasında yüksek hızlı bir demiryolu hattı inşa etme planları hakkında bilgi sahibi olduktan sonra, işadamı konseptinin uygulanmasına başladı. Hyperloop projesi, bir vakum treninin 400 ila 1220 km/s arasında değişen hızlarda seyahat edebildiği bir kara boru hattıdır. Ağustos 2013'te fikir resmi olarak 58 sayfalık bir sunumla halka sunuldu.

Çalışma prensibi

Hyperloop projesinin ana fikri, bir ulaşım ağı oluşturmanın maksimum ucuzluğudur.borular ve daha fazla işlem. Bu bağlamda, bir vakum treni gibi bir modele dayanıyordu. ABD'de mucitlere göre, rotaların uç noktalarında birbirine bağlanacak kapalı paralel yollardan oluşan bir ağ inşa etmek gerekiyor. İçlerinde bir vakum oluşturmak ve korumak için 25 mm kalınlığında çelik borular ve düşük güçlü pompalar yeterlidir. Elon Musk, içlerinde 30 metre uzunluğa kadar olan kapsüllerin fırlatılmasını öneriyor. İlk iş adamı San Francisco ve Los Angeles'ı birbirine bağlamak istiyor.

Geliştiriciye göre borularda mutlak bir vakum oluşturmak işe yaramayacaktır. Bu bağlamda, hava kütleleri, pruvasındaki özel nozullar vasıtasıyla vagon tabanının altına yönlendirilecektir. Bu, bir hava yastığı oluşturacak ve elektromıknatısın uygulanması için gereken önemli miktarda para tasarrufu sağlayacaktır. Kapsülün harekete geçirileceği motoru yeniden şarj etmek için her 110 km'de bir borunun tabanına 15 metre uzunluğunda alüminyum ray döşenecek.

Sistemin işleyişi için seçenekler

Sunum, sistemin yolcu ve yolcu-kargo versiyonunu ele alır. İlk durumda, 2.23 m çapında bir boru yapılması önerildi, içeride çalışan vakum treni bir seferde 28 yolcu taşıyabilecek. İkinci seçenek, 3,3 m çapında bir boru hattının kullanılmasını içerir Bu durumda, her kapsülde üç ek araba taşımak mümkün olacaktır. Unutulmamalıdır ki Elon Musk projesine göre trenler kalkacakher yarım dakikada bir.

Maliyet verimliliği ve test

Hyperloop projesi çok etkili olarak adlandırılabilir. Geliştiriciler, güneş ve rüzgar enerjisi ile ihtiyaçlarını tam olarak karşılamayı amaçlıyor. Tüm fazlasını satmayı planlıyorlar ve bu sayede yılda yaklaşık 25 milyon dolar kazanıyorlar. Elon Musk'a göre, tek yön ücreti yaklaşık 20 dolar olmalı. Bu durumda proje yirmi yıl içinde kendini amorti edecek.

Vakumlu trenin ilk testleri Mayıs 2016'da gerçekleşti. Bu amaçla, Las Vegas yakınlarındaki çölde özel bir test alanı inşa edildi. Elektromıknatıs kullanan araba, önce 180 km / s'lik bir işarete kadar hızlandı, ardından yavaş yavaş durdu.

Güvenlik

Geliştiriciler özellikle güvenlik konusunda dikkatliydi. Kapsülün hareketi yolcuların konforunu hiçbir şekilde etkilemeyecektir. Hızlanması, kalkıştan önceki uçağın hareketinden farklı olmayacak gibi görünüyor ve ardından - sessiz bir süzülme ve türbülans yok. Elon Musk, bir vakumlu trenin raydan çıkamayacağını veya bir yükseklikten düşemeyeceğini iddia ediyor, bu nedenle en güvenli ulaşım modlarından biri olarak kabul edilmelidir. Kapsül, elektrik kesintisi durumunda, gücü yolcuları 45 dakika, yani tüm rota boyunca sürdürmeye yetecek pillerle donatılmıştır. Ne de olsa, çoğu insan uçak seyahatinde çok rahattır, ancak bir kaçış yolu olması durumunda.içlerindeki felaketler çok şüphelidir.

Bitirme

Bir vakumlu trenin yaratılması, şüphesiz büyük finansal maliyetler gerektirir. Ayrıca projenin uygulanmasından önce daha birçok teknik problemin çözülmesi gerekmektedir. Bununla birlikte, zamanımızda, teknolojinin sürekli gelişimi göz önüne alındığında, bu girişimin uygulanması olasılığı, birkaç on yıl önce olduğu kadar belirsiz görünmüyor. Bu bakımdan modern süpersonik uçaklardan daha hızlı olan trenlerin yakın zamanda yolcu ve eşya taşımak için kullanılacağına şaşırmamak gerekir.