Vakuuminis traukinys: veikimo principas, bandymai. Ateities traukinys

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Mokslininkai jau seniai padarė išvadą, kad norint padidinti bet kurios transporto priemonės greitį, būtina kiek įmanoma labiau slopinti trinties jėgą. Pagal šį principą skraido erdvėlaiviai, kurie be atsparumo aplinkai gali labai ilgai keliauti kosmose. Būtent šia funkcija yra pagrįstas projektas, žinomas kaip „ateities vakuuminis traukinys“.

Greičiausi traukiniai

Šiandien aukščiausias mokslininkų pasiekimas greitojo žemės judėjimo srityje yra magnetinė levitacija. Magnetinės levitacijos traukiniai buvo išbandyti Japonijoje, Anglijoje ir Vokietijoje dar aštuntajame dešimtmetyje. Šiuo metu tokio tipo transportas sėkmingai eksploatuojamas daugelyje valstybių. Tokiu atveju, sumažinus trintį, užtikrinamas greitis 500 km/h ribose. Be to, tokie riedmenys pasižymi dideliu efektyvumu, ekologiškumu ir žemu triukšmo lygiu. Tuo pačiu metu reikia pažymėti, kad padidėjus judėjimo greičiui, padidėjaaerodinaminis pasipriešinimas. Mokslininkai siūlo sukurti vakuuminį traukinį taikant panašų metodą. Jo veikimo principas yra tas, kad takelis turi praeiti vamzdžio viduje su išpumpuotu oru, todėl visos pasipriešinimo jėgos neįtraukiamos.

Vakuuminio transportavimo idėjos atsiradimas

Transatlantinio krovinių vamzdyno, skirto prekėms iš Europos į Ameriką ir atvirkščiai, tiesimo koncepcija pirmą kartą pasirodė JAV praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje. Kaip ir buvo planuota, pusės kilometro gylyje vandenyne buvo numatyta nutiesti vamzdį, kurio ribose transportavimas vyktų ant magnetinės pagalvės judančių traukinių. Tik 1999 m. amerikiečių inžinieriui Darieliui Osteriui pavyko gauti vakuuminių vamzdynų transportavimo technologijų patentą, o tai suteikė naują impulsą jų plėtrai.

Project Oster

Pagal Osterio idėją, takelis turėtų būti sudarytas iš dviejų paaukštintų vamzdžių (judėjimui skirtingomis kryptimis), kurių kiekvieno skersmuo yra 150 cm. Manoma, kad į vidų slys transportavimo kapsulės ant magnetinės pakabos. Jų skersmuo bus 130 cm, o ilgis – 490 cm. Priekaboje vienu metu galės judėti šeši keleiviai, kurių bendras svoris iki 370 kg.

Osterio vakuuminio traukinio variklį sudarys pirminiai (vingiuoto bėgio vamzdžio) ir antrinio (pačios feromagnetinio lydinio kapsulės korpuso) elementai. Minimalus tarpas tarp jų leidžia naudoti asinchroninį tiesinį variklį. Pačioje priekaboje jums reikėsmontuoti tik elektrodinaminę pakabą, užtikrinančią magnetinę levitaciją, oro regeneravimo sistemą, sėdynes ir miniatiūrines baterijas, skirtas virtualiems langams ir televizoriams. Kadangi kapsulė judės praktiškai be pasipriešinimo, lėtėjimo metu gali būti grąžinta nemaža dalis įsibėgėjimui sunaudotos energijos. Pagrindinis kliūtis įgyvendinant šį projektą yra ta, kad traukinys vakuuminiame vamzdyje turi judėti visiškai tiesiu keliu. Priešingu atveju elektromagnetai turės kompensuoti išcentrinę jėgą posūkiuose.

Šveicarijos projektas

Šveicarijos inžinieriai kažką panašaus pradėjo kurti dar 1974 m. Jų projektas į istoriją įėjo pavadinimu Swissmetro. Kaip planuota, magnetinės pagalvėlės kapsulės turėjo važiuoti iki 500 km/h greičiu. Šveicariškas ateities vakuuminis traukinys buvo skirtas sujungti pagrindinius valstijos miestus (Berną, Ciurichą, Ženevą, Lozaną ir Bazelį). Šiuo atveju keleiviams vežti buvo planuojama panaudoti 180 cm skersmens vamzdžius ir aštuonvietį automobilį. Iki šiol sunku spręsti apie kitas savybes, nes projektas nebuvo parengtas iki galo. 2009 m. šalies vyriausybė atsisakė šios idėjos.

Angliškas ateities traukinys

Britų inžinieriai 2002 m. grįžo prie vakuuminio traukinio sukūrimo projekto. Jų planai tiesiog grandioziniai, nes išradėjai ketina sukurti tinklą, kuris pakeis geležinkelį ir keliątransporto. Norėdami tai padaryti, visoje šalyje reikia nutiesti visą vamzdžių tinklą. Šiuo atveju kapsulės bus skirtos daugiausia dviem gulimoje padėtyje gulintiems keleiviams. Skirtingai nei ankstesniuose projektuose, čia riedmenys turi judėti bėgiais iki 420 km/val. Ant vežimėlių esantys elektros varikliai bus maitinami kontaktiniu bėgiu. Pagrindinis trūkumas, kurį turi angliškas vakuuminis traukinys, pasak kūrėjų, yra susijęs su didelėmis energijos sąnaudomis vienam keleiviui pervežti, palyginti su ankstesniais projektais. Kita vertus, pagrindinis jo pranašumas yra palyginti mažos transporto tinklo kūrimo išlaidos.

Hyperloop projektas

Perspektyviausias yra ateities traukinio projektas, vadinamas Hyperloop. Jo sukūrimo idėją 2012 metais pasiūlė amerikiečių milijardierius Elonas Muskas. Iš pradžių apie projektą buvo kalbama kaip apie penktąją transporto rūšį, tačiau jis neapsiribojo diskusijomis per televiziją. Sužinojus apie vyriausybės planus tiesti greitųjų geležinkelių liniją tarp Los Andželo ir San Francisko, verslininkas ėmėsi įgyvendinti savo koncepciją. „Hyperloop“projektas yra antžeminis dujotiekis, kuriuo vakuuminis traukinys gali važiuoti nuo 400 iki 1220 km/h greičiu. 2013 m. rugpjūčio mėn. idėja plačiajai visuomenei buvo oficialiai pristatyta 58 puslapių pristatyme.

Veikimo principas

Pagrindinė „Hyperloop“projekto idėja – maksimalus pigumas sukurti transporto tinklą išvamzdžiai ir tolesnė eksploatacija. Šiuo atžvilgiu jis buvo pagrįstas tokiu modeliu kaip vakuuminis traukinys. JAV, pasak išradėjo, būtina nutiesti uždarų lygiagrečių bėgių tinklą, kuris susijungs galiniuose maršrutų taškuose. Vakuumui juose sukurti ir jį palaikyti pakanka 25 mm storio plieninių vamzdžių ir mažos galios siurblių. Jų viduje Elonas Muskas siūlo paleisti iki 30 metrų ilgio kapsules. Pirmasis verslininkas nori sujungti San Franciską ir Los Andželą.

Pasak kūrėjo, nepavyks sukurti absoliutaus vakuumo vamzdžiuose. Šiuo atžvilgiu oro masės bus nukreiptos po riedmenų dugnu per specialius purkštukus, esančius jo lanke. Tai sukurs oro pagalvę ir sutaupys daug lėšų, reikalingų elektromagnetui įdiegti. Varikliui įkrauti, dėl kurio kapsulė pradės veikti, ant vamzdžio grindų kas 110 km bus sumontuotas 15 metrų ilgio aliuminio bėgis.

Sistemos veikimo parinktys

Pristatyme nagrinėjama keleivių ir keleivių krovinių sistemos versija. Pirmuoju atveju siūloma nutiesti 2,23 m skersmens vamzdį, viduje važiuojantis vakuuminis traukinys vienu reisu galės vežti iki 28 keleivių. Antrasis variantas susijęs su 3,3 m skersmens dujotiekio panaudojimu Šiuo atveju kiekvienoje kapsulėje bus galima gabenti tris papildomus automobilius. Pažymėtina, kad pagal Elono Musko projektą traukiniai išvykskas pusę minutės.

Kainų efektyvumas ir bandymai

Hyperloop projektą galima pavadinti labai efektyviu. Jos poreikius kūrėjai ketina visiškai patenkinti pasitelkdami saulės ir vėjo energiją. Jie planuoja parduoti visą jo perteklių, kasmet iš to uždirbdami apie 25 mln. Pasak Elono Musko, bilieto kaina į vieną pusę turėtų būti apie 20 USD. Tokiu atveju projektas atsipirks per dvidešimt metų.

Pirmieji vakuuminio traukinio bandymai buvo atlikti 2016 m. gegužės mėn. Tuo tikslu dykumoje netoli Las Vegaso buvo pastatyta speciali bandymų aikštelė. Vežimėlis, naudodamas elektromagnetus, pirmiausia įsibėgėjo iki 180 km/h, o po to palaipsniui sustojo.

Sauga

Kūrėjai ypač rūpinosi saugumu. Kapsulės judėjimas niekaip neturės įtakos keleivių patogumui. Jaučiasi, kad jo pagreitis nesiskirs nuo lėktuvo bėgimo prieš kilimą, o vėliau – tylus slydimas ir jokios turbulencijos. Elonas Muskas tvirtina, kad vakuuminis traukinys negali nuvažiuoti nuo bėgių ar nukristi iš aukščio, todėl jį reikėtų laikyti viena saugiausių transporto rūšių. Nutrūkus elektrai, kapsulėje yra baterijos, kurių galios užtenka keleiviams išlaikyti 45 minutes, kitaip tariant, visam maršrutui. Galų gale, dauguma žmonių yra labai patenkinti kelionėmis lėktuvu, nepaisant to, kad yra galimybė pabėgtinelaimės juose yra labai abejotinos.

Pabaiga

Vakuuminio traukinio sukūrimas, be jokios abejonės, reikalauja didelių finansinių išlaidų. Be to, prieš įgyvendinant projektą būtina išspręsti dar daug techninių problemų. Tačiau mūsų laikais, atsižvelgiant į nuolatinį technologijų vystymąsi, galimybė įgyvendinti šią įmonę neatrodo tokia miglota kaip prieš kelis dešimtmečius. Šiuo atžvilgiu nereikėtų stebėtis, kai traukiniai, greitesni už šiuolaikinius viršgarsinius orlaivius, netrukus bus naudojami keleiviams ir kroviniams vežti.