Vakuový vlak: princip práce, testování. Vlak budoucnosti

Vědci již dlouho dospěli k závěru, že ke zvýšení rychlosti jakéhokoliv vozidla je nutné co nejvíce potlačit třecí sílu. Podle tohoto principu létají kosmické lodě, které mohou cestovat ve vesmíru po dlouhou dobu bez odolnosti životního prostředí. Právě tato funkce je základem projektu, známého jako "vakuový vlak budoucnosti".

Nejrychlejší vlaky

Nejvyšší dosažení vědců v oblasti vysokorychlostního pozemního pohybu, dnes je magnetické levitace. Vlaky na magnetickém polštáři byly testovány v Japonsku, Anglii a Německu v sedmdesátých letech minulého století. V současné době se tento typ dopravy úspěšně používá v mnoha zemích. V tomto případě je díky minimalizaci tření zajištěna rychlost 500 km / h. Taková kolejová vozidla jsou navíc charakterizována vysokou účinností, ekologickou čistotou a nízkou hladinou hluku. Současně je třeba poznamenat, že zvýšení rychlosti pohybu znamená zvýšení aerodynamického odporu. Vědci navrhují podobný přístup k vytvoření vakuového vlaku. Princip práce je, že trasa musí procházet uvnitř potrubí s evakuovaným vzduchem, takže jsou vyloučeny všechny síly odporu.

Vznik myšlenky přepravy podtlakem

Koncept budování transatlantického nákladního potrubí pro dodávku zboží z Evropy do Ameriky a opačným směrem se poprvé objevil v USA v šedesátých letech minulého století. Podle myšlenky bylo plánováno vybudování potrubí v oceánu v hloubce půl kilometru, přičemž vnitřek by se měl uskutečnit kvůli sloučeninám pohybujícím se na magnetickém polštáři. Teprve v roce 1999 se americký inženýr Dariel Oster podařilo získat patent na technologie vakuového potrubí, což dal nový impuls jejich vývoji.

Projekt Oster

Podle Ostera by měla být dráha dvě nadzemní trubky (pro pohyb v různých směrech), z nichž každá má průměr 150 cm. Předpokládá se, že uvnitř transportních kapslí se posune na magnetické zavěšení. Jejich průměr je 130 cm a délka je 490 cm. Šesti cestující mohou přepravovat současně v přívěsu náklad s hmotností do 370 kg.

Motor pro vakuový vlak Oster se skládá z primárního (vinutí trubice trasy) a sekundárního (těla kapsle vyrobené z feromagnetické slitiny) prvků. Minimální vzdálenost mezi nimi umožňuje použití asynchronního lineárního motoru. V samotném přívěsu stačí instalovat elektrodynamické zavěšení, které zajistí magnetické levitace, systém regenerace vzduchu, sedadla a miniaturní baterie určené pro virtuální okna a televizory. Jelikož pohyb kapsle bude probíhat s malým nebo žádným odporem, významná část energie vynaložené během akcelerace může být vrácena během brzdění. Hlavním závěrem při realizaci tohoto projektu je, že vlak ve vakuové trubce se musí pohybovat po ideálně přímé trati. V opačném případě budou muset elektromagnety kompenzovat odstředivou sílu v rozích.

Švýcarský projekt

Něco podobného inženýra ze Švýcarska se začalo vyvíjet v roce 1974. Jejich projekt šel do historie pod jménem Swissmetro. Podle myšlenky musely kapsle na magnetickém polštáři běžet rychlostí až 500 km / h. Švýcarský vakuový vlak budoucnosti byl navržen tak, aby spojil hlavní města státu (Bern, Curych, Ženeva, Lausanne a Basilej). V tomto případě bylo plánováno použití potrubí o průměru 180 cm a osmimístného vozu pro přepravu cestujících. K dnešnímu dni je obtížné posoudit další charakteristiky, protože projekt nebyl vyřešen až do konce. V roce 2009 vláda tuto myšlenku odmítla.

Anglický vlak budoucnosti

Britští inženýři se v roce 2002 vrátili do projektu vytvoření vakuového vlaku. Jejich plány jsou prostě velkolepé, protože vynálezci hodlají vytvořit síť, která nahradí železniční a silniční dopravu. K tomu je třeba postavit celou síť trubek po celé zemi. V tomto případě budou kapsle navrženy pro maximální počet dvou cestujících umístěných v poloze ležení. Na rozdíl od předchozích projektů by se kolejová vozidla měla pohybovat po kolejích rychlostí až 420 km / h. Elektromotory umístěné na vozidlech budou napájeny z kontaktní lišty. Hlavní nevýhoda, která má podle vývojářů anglický vakuový vlak, je spojena s vysokými náklady na energii pro přepravu jednoho cestujícího ve srovnání s předchozími projekty. Na druhé straně jeho hlavní výhodou je poměrně nízké náklady na budování dopravní sítě.

Projekt Hyperloop

Nejslibnější projekt vypadá jako vlak budoucnosti, tzv. Hyperloop. Myšlenka na jeho vytvoření v roce 2012 navrhl americký miliardář Elon Mask. Zpočátku byl projekt označován za pátou formu dopravy, ale další rozhovory v televizi nebyly. Poté, co se dozvěděli o plánech vlády stavět vysokorychlostní železniční spojení mezi Los Angeles a San Franciscem, podnikatel převzal implementaci své koncepce. Projekt Hyperloop je pozemní potrubí, ve kterém může vákuový vlak cestovat rychlostí od 400 do 1 220 km / h. V srpnu 2013 byla myšlenka oficiálně představena široké veřejnosti v prezentaci 58 stran.

Princip činnosti

Hlavním cílem projektu Hyperloop je maximalizovat levost vytváření dopravní sítě potrubí a další provoz. V této souvislosti je založen na takovém modelu, jako je vakuový vlak. Ve Spojených státech je podle vynálezce nutné vybudovat síť uzavřených paralelních tras, která budou spojena na koncových bodech tras. Vytvořit v nich vakuum a udržovat ho dostatečně ocelové trubky o tloušťce 25 mm a čerpadla s nízkým výkonem. Elon Mask uvnitř naznačuje, že běží kapsli o délce až 30 metrů. První podnikatel se chce spojit s San Franciscem a Los Angeles.

Podle vývojáře nebude v potrubí možné vytvořit absolutní vakuum. V tomto ohledu budou vzdušné hmoty zasunuty pod dno kolejových vozidel pomocí speciálních trysek v luku. Tím se vytvoří vzduchový polštář a ušetří se značné finanční prostředky potřebné pro realizaci elektromagnetu. K naplnění motoru, díky němuž bude kapsle nastartována, bude na každém patře potrubí instalováno každých 110 km hliníková lišta o délce 15 metrů.

Varianty fungování systému

Prezentace se zabývá verzí systému pro cestující a cestující-náklad. V prvním případě je navrženo postavit potrubí o průměru 2,23 m. Vakuový vlak, který je ve vlaku, může přepravovat až 28 cestujících na jednu cestu. Druhá možnost zahrnuje použití potrubí o průměru 3,3 m. V tomto případě bude možné v každé kapse dodatečně přepravovat tři automobily. Je třeba poznamenat, že podle projektu Elon Mask se odjezd vlaků uskuteční každou půl minuty.

Ekonomická účinnost a testování

Projekt Hyperloop lze nazvat velmi efektivní. Vývojáři plně uspokojí své potřeby na úkor sluneční a větrné energie. Všechny své přebytky plánují prodávat a vydělávají asi 25 milionů dolarů ročně. Podle Elona Maska bude cena na jedné straně asi 20 dolarů. V tomto případě se projekt splatí za dvacet let.

První testy vákuového vlaku proběhly v květnu 2016. Za tímto účelem byla v poušti poblíž Las Vegas postavena speciální zkušební stanice. Vozík s elektromagnety se nejprve zrychlil na značku rychlostí 180 km / h, poté postupně zastavil.

Bezpečnost

Zvláště pečlivě reagovali vývojáři na bezpečnost. Pohyb kapsle nemá vliv na pohodlí cestujících. Podle pocitu se jeho zrychlení neliší od běhu letadla před vzletem a dále - tichého klouzání a žádné turbulence. Elon Musk tvrdí, že vakuový vlak se nemůže dostat z kolejnic nebo spadnout z výšky, a proto by měl být považován za jeden z nejbezpečnějších druhů dopravy. V případě výpadku elektrické energie v kapsli jsou nabízeny baterie, jejichž napájení je dostatečné pro údržbu cestujících po dobu 45 minut, jinými slovy - pro celou trasu. Nakonec je většina lidí velmi spokojená s cestováním po letadlech, a to navzdory skutečnosti, že prostředky na záchranu v případě katastrofy v nich jsou velmi pochybné.

Dokončení

Vytvoření vakuového vlaku bezpochyby vyžaduje obrovské finanční náklady. Navíc před realizací projektu je nutné vyřešit mnoho technických problémů. Nicméně v současné době, s přihlédnutím k neustálému vývoji technologie, není možnost realizace tohoto podnikání vypadat tak neurčitě jako před několika desítkami let. V tomto ohledu by nemělo být překvapující, když brzy budou používány vlaky, které jsou rychlejší než moderní nadzvukové letadla, k přepravě cestujících a nákladu.