Treno sottovuoto: principio di funzionamento, collaudo. Treno del futuro

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Gli scienziati hanno da tempo concluso che per aumentare la velocità di qualsiasi veicolo, è necessario sopprimere il più possibile la forza di attrito. Secondo questo principio volano le astronavi che, senza resistenza ambientale, possono viaggiare nello spazio per molto tempo. È questa caratteristica alla base del progetto, noto come il "treno sottovuoto del futuro".

I treni più veloci

Il più alto risultato degli scienziati nel campo del movimento del suolo ad alta velocità, ad oggi, è considerato levitazione magnetica. I treni a levitazione magnetica sono stati testati in Giappone, Inghilterra e Germania negli anni '70. Attualmente, questo tipo di trasporto è gestito con successo in molti stati. In questo caso, riducendo al minimo l'attrito, vengono fornite velocità entro i 500 km/h. Inoltre, tale materiale rotabile è caratterizzato da elevata efficienza, rispetto dell'ambiente e basso livello di rumorosità. Allo stesso tempo, va notato che un aumento della velocità di movimento comporta un aumento diresistenza aerodinamica. Gli scienziati propongono di creare un treno a vuoto utilizzando un approccio simile. Il principio del suo funzionamento è che il binario deve passare all'interno del tubo con l'aria espulsa, quindi tutte le forze di resistenza sono escluse.

L'emergere dell'idea del trasporto sottovuoto

Il concetto di costruire un gasdotto transatlantico per trasportare merci dall'Europa all'America e viceversa è apparso per la prima volta negli Stati Uniti negli anni Sessanta del secolo scorso. Come previsto, era prevista la costruzione di un tubo nell'oceano a una profondità di mezzo chilometro, il trasporto all'interno del quale sarebbe stato effettuato da treni che si muovevano su un cuscino magnetico. Solo nel 1999, l'ingegnere americano Dariel Oster è riuscito ad ottenere un brevetto per le tecnologie di trasporto di condotte sottovuoto, che hanno dato un nuovo impulso al loro sviluppo.

Progetto Oster

Secondo l'idea di Oster, il binario dovrebbe essere costituito da due tubi sopraelevati (per il movimento in direzioni diverse), ciascuno dei quali ha un diametro di 150 cm. Si presume che le capsule di trasporto su una sospensione magnetica scivolino all'interno. Il loro diametro sarà di 130 cm e la lunghezza di 490 cm Sei passeggeri con un peso totale fino a 370 kg potranno muoversi nel rimorchio contemporaneamente.

Il motore del treno a vuoto di Oster sarà composto da un elemento primario (un tubo tortuoso) e un elemento secondario (il corpo della stessa capsula in lega ferromagnetica). Lo spazio minimo tra di loro consente l'uso di un motore lineare asincrono. Nel trailer stesso avrai bisognoinstallare solo una sospensione elettrodinamica per fornire levitazione magnetica, un sistema di rigenerazione dell'aria, sedili e batterie in miniatura progettate per finestre virtuali e TV. Poiché il movimento della capsula avverrà praticamente senza resistenza, una parte significativa dell'energia spesa per l'accelerazione può essere restituita durante la decelerazione. L'inconveniente principale nel trasformare questo progetto in re altà è che il treno nel tubo a vuoto deve muoversi lungo un binario perfettamente rettilineo. In caso contrario, gli elettromagneti dovranno compensare la forza centrifuga in curva.

Progetto svizzero

Gli ingegneri svizzeri hanno iniziato a sviluppare qualcosa di simile nel 1974. Il loro progetto è passato alla storia con il nome di Swissmetro. Come previsto, le capsule del cuscino magnetico avrebbero dovuto funzionare a una velocità fino a 500 km / h. Il treno a vuoto svizzero del futuro è stato progettato per collegare le principali città dello stato (Berna, Zurigo, Ginevra, Losanna e Basilea). In questo caso si prevedeva di utilizzare tubi con un diametro di 180 cm e un'auto a otto posti per il trasporto di passeggeri. Ad oggi, è difficile giudicare altre caratteristiche, poiché il progetto non è stato elaborato fino in fondo. Nel 2009, il governo del paese ha abbandonato questa idea.

Il treno inglese del futuro

Gli ingegneri britannici nel 2002 sono tornati al progetto di creare un treno a vuoto. I loro piani sono semplicemente grandiosi, perché gli inventori intendono creare una rete che sostituirà la ferrovia e la stradatrasporto. Per fare ciò, è necessario costruire un'intera rete di tubi in tutto il paese. In questo caso le capsule saranno progettate per un massimo di due passeggeri posti in posizione prona. A differenza dei progetti precedenti, qui il materiale rotabile deve muoversi lungo le rotaie a velocità fino a 420 km/h. I motori elettrici posti sui carrelli saranno azionati da una rotaia di contatto. Lo svantaggio principale del treno a vuoto inglese, secondo gli sviluppatori, è associato agli elevati costi energetici per il trasporto di un passeggero, rispetto ai progetti precedenti. D' altra parte, il suo principale vantaggio risiede nel costo relativamente basso della costruzione di una rete di trasporto.

Progetto Hyperloop

Il più promettente è il progetto del treno del futuro, che si chiama Hyperloop. L'idea della sua creazione nel 2012 è stata suggerita dal miliardario americano Elon Musk. Inizialmente si parlava del progetto come del quinto mezzo di trasporto, ma non è andato oltre le discussioni in televisione. Dopo che è venuto a conoscenza dei piani del governo per costruire una linea ferroviaria ad alta velocità tra Los Angeles e San Francisco, l'uomo d'affari ha adottato l'attuazione del suo concetto. Il progetto Hyperloop è un gasdotto terrestre in cui un treno a vuoto può viaggiare a velocità comprese tra 400 e 1220 km/h. Nell'agosto 2013, l'idea è stata presentata ufficialmente al grande pubblico in una presentazione di 58 pagine.

Principio di funzionamento

L'idea principale del progetto Hyperloop è la massima economicità di creare una rete di trasporto datubi e ulteriori operazioni. A questo proposito, si basava su un modello come un treno a vuoto. Negli USA, secondo l'inventore, è necessario costruire una rete di binari paralleli chiusi che si collegheranno alle estremità dei percorsi. Per creare un vuoto al loro interno e mantenerlo, sono sufficienti tubi in acciaio di 25 mm di spessore e pompe a bassa potenza. Al loro interno, Elon Musk suggerisce di lanciare capsule lunghe fino a 30 metri. Il primo uomo d'affari vuole collegare San Francisco e Los Angeles.

Secondo lo sviluppatore, non funzionerà per creare un vuoto assoluto nei tubi. A questo proposito, le masse d'aria saranno dirette sotto il fondo del materiale rotabile tramite appositi ugelli posti a prua. Ciò creerà un cuscino d'aria e farà risparmiare notevoli fondi necessari per l'implementazione dell'elettromagnete. Per ricaricare il motore, grazie al quale la capsula verrà messa in moto, ogni 110 km verrà installato un binario in alluminio lungo 15 metri sul pavimento della tubazione.

Opzioni per il funzionamento del sistema

La presentazione considera la versione del sistema passeggeri e passeggeri-cargo. Nel primo caso, si propone di costruire un tubo con un diametro di 2,23 m Il treno a vuoto che scorre all'interno sarà in grado di trasportare fino a 28 passeggeri in un viaggio. La seconda opzione prevede l'utilizzo di una condotta con un diametro di 3,3 m, in questo caso sarà possibile trasportare tre auto aggiuntive in ciascuna capsula. Va notato che secondo il progetto Elon Musk, i treni partirannoogni mezzo minuto.

Efficienza dei costi e test

Il progetto Hyperloop può essere definito molto efficace. Gli sviluppatori intendono soddisfare pienamente le sue esigenze attraverso l'energia solare ed eolica. Hanno in programma di vendere tutto il suo surplus, guadagnando circa $ 25 milioni all'anno su questo. Secondo Elon Musk, una tariffa di sola andata dovrebbe essere di circa $ 20. In questo caso, il progetto ripagherà in vent'anni.

I primi test del treno a vuoto si sono svolti a maggio 2016. A tal fine, è stato costruito uno speciale sito di prova nel deserto vicino a Las Vegas. Il carrello, utilizzando elettromagneti, accelerò dapprima fino a 180 km/h, dopodiché si fermò gradualmente.

Sicurezza

Gli sviluppatori sono stati particolarmente attenti alla sicurezza. Il movimento della capsula non pregiudicherà in alcun modo il comfort dei passeggeri. Sembra che la sua accelerazione non differisca dalla corsa dell'aereo prima del decollo, e poi - una planata tranquilla e nessuna turbolenza. Elon Musk afferma che un treno a vuoto non può deragliare o cadere da un' altezza, quindi dovrebbe essere considerato uno dei modi di trasporto più sicuri. In caso di interruzione di corrente, la capsula è dotata di batterie la cui potenza è sufficiente a sostenere i passeggeri per 45 minuti, ovvero per l'intero percorso. Dopotutto, la maggior parte delle persone è molto a suo agio con i viaggi in aereo, nonostante il fatto che i mezzi di fuga in caso dii loro disastri sono altamente dubbi.

Finitura

La creazione di un treno a vuoto, senza dubbio, richiede enormi costi finanziari. Inoltre, prima dell'attuazione del progetto, è necessario risolvere molti altri problemi tecnici. Tuttavia, ai nostri giorni, dato il costante sviluppo della tecnologia, la possibilità di attuare questa impresa non sembra così vaga come diversi decenni fa. A questo proposito, non c'è da stupirsi quando i treni, che sono più veloci dei moderni velivoli supersonici, saranno presto utilizzati per il trasporto di passeggeri e merci.