Treno a vuoto: il principio del lavoro, il test. Treno del futuro

Gli scienziati hanno da tempo concluso che per aumentare la velocità di ogni veicolo, è necessario sopprimere la forza di attrito il più possibile. Secondo questo principio, mosca spaziale che può viaggiare nello spazio per molto tempo senza la resistenza dell'ambiente. È questa caratteristica che è alla base del progetto, noto come il "vuoto treno del futuro".

Treni più veloci

Il più alto successo degli scienziati nel campo del movimento a terra ad alta velocità, da oggi è la levitazione magnetica. I treni su un cuscino magnetico sono stati testati in Giappone, Inghilterra e Germania negli anni settanta del secolo scorso. Attualmente, questo tipo di trasporto viene utilizzato con successo in molti Paesi. In questo caso, grazie alla riduzione dell'attrito, sono garantite velocità di 500 km / h. Inoltre, tale materiale rotabile è caratterizzato da elevata efficienza, purezza ecologica e basso livello di rumore. Allo stesso tempo, va notato che l'aumento della velocità di movimento comporta un aumento della resistenza aerodinamica. Gli scienziati suggeriscono un approccio simile a creare un treno a vuoto. Il principio del suo lavoro è che il percorso deve passare all'interno del tubo con l'aria evacuata, per cui tutte le forze di resistenza sono escluse.

L'emergere dell'idea di trasporto a vuoto

Il concetto di costruzione di un gasdotto transatlantico per la consegna di merci dall'Europa all'America e nella direzione opposta è apparso negli Stati Uniti negli anni Sessanta del secolo scorso. Secondo l'idea, si prevedeva di costruire un tubo nell'oceano a una profondità di mezzo chilometro, il trasporto all'interno del quale sarebbe stato effettuato con treni che si muovevano su un cuscino magnetico. Solo nel 1999, l'ingegnere americano Dariel Oster è riuscito a ottenere un brevetto per le tecnologie di trasporto del tubo sottovuoto, che ha dato un nuovo impulso al loro sviluppo.

Il progetto Oster

Secondo Oster, la pista dovrà essere costituita da due tubi aboveground (per movimenti in direzioni diverse) ognuna delle quali è di 150 cm di diametro. Si presume che all'interno delle capsule di trasporto scorra sulla sospensione magnetica. Il loro diametro è di 130 cm e la lunghezza è di 490 cm. Sei passeggeri possono trasportare nel rimorchio contemporaneamente un carico di peso fino a 370 kg.

Il motore del treno sottovuoto di Oster sarà costituito da un elemento primario (tubo del percorso alimentato con avvolgimento) e da un elemento secondario (corpo di una capsula fatta di lega ferromagnetica). La distanza minima tra loro consente l'utilizzo di un motore lineare asincrono. Nel rimorchio è necessario installare solo una sospensione elettrodinamica per fornire la levitazione magnetica, un sistema di rigenerazione dell'aria, sedili e batterie miniaturizzate progettate per finestre virtuali e televisori. Poiché il movimento della capsula avrà luogo con poca o nessuna resistenza, una parte significativa dell'energia consumata durante l'accelerazione può essere restituita durante la frenatura. L'attacco principale nel realizzare questo progetto è che il treno nel tubo di vuoto deve muoversi lungo una traccia idealmente dritto. In caso contrario, gli elettromagneti dovranno compensare la forza centrifuga agli angoli.

Progetto svizzero

Qualcosa di ingegneri simili della Svizzera cominciò a svilupparsi nel 1974. Il loro progetto è sceso nella storia sotto il nome di Swissmetro. Secondo l'idea, le capsule sul cuscino magnetico dovevano correre a velocità fino a 500 km / h. Il treno 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 l'utilizzo di tubi con un diametro di 180 cm e un vagone a otto posti per il trasporto di passeggeri. Ad oggi, è difficile giudicare altre caratteristiche, perché il progetto non è stato elaborato fino alla fine. Nel 2009 il governo ha rifiutato questa idea.

Treno inglese del futuro

Gli ingegneri britannici nel 2002 tornarono al progetto di creazione di un treno a vuoto. I loro piani sono semplicemente grandiosi, perché gli inventori intendono creare una rete che sostituirà il trasporto ferroviario e stradale. Per fare questo, è necessario costruire un intero web di tubi in tutto il paese. In questo caso le capsule saranno progettate per un massimo di due passeggeri situati in posizione di sdraiato. A differenza dei progetti precedenti, qui il materiale rotabile dovrebbe muoversi lungo i binari a velocità fino a 420 km / h. I motori elettrici situati sui carrelli vengono alimentati dalla guida di contatto. Lo svantaggio principale, che ha un treno a vuoto inglese, secondo gli sviluppatori, è associato ad elevati costi energetici per il trasporto di un passeggero, rispetto ai progetti precedenti. D'altra parte, il suo principale vantaggio consiste nel costo relativamente basso di costruire una rete di trasporto.

Progetto iperloop

Il progetto più promettente sembra un treno del futuro chiamato Hyperloop. L'idea della sua creazione nel 2012 è stata proposta dal miliardario americano Elon Mask. Inizialmente, il progetto è stato parlato come la quinta forma di trasporto, ma ulteriori discussioni sulla televisione non sono avvenute. Dopo che è diventato noto circa i piani del governo di costruire un collegamento ferroviario ad alta velocità tra Los Angeles e San Francisco, l'uomo d'affari ha intrapreso l'implementazione del suo concetto. Il progetto Hyperloop è una conduttura a terra in cui un treno a vuoto può viaggiare a velocità comprese tra 400 e 1.220 km / h. Nell'agosto 2013, l'idea è stata ufficialmente presentata al pubblico in una presentazione di 58 pagine.

Principio di funzionamento

L'idea principale del progetto Hyperloop è quella di massimizzare l'economia di creare una rete di trasporto di tubi e di ulteriori operazioni. A questo proposito, si basa su un modello come un treno a vuoto. Negli Stati Uniti, secondo l'inventore, è necessario costruire una rete di percorsi paralleli chiusi, che saranno collegati ai punti finali delle rotte. Per creare un vuoto e mantenerlo, abbastanza tubi d'acciaio di 25 mm e pompe a basso consumo. All'interno, Elon Mask suggerisce di eseguire una capsula fino a 30 metri di lunghezza. Il primo uomo d'affari vuole connettersi tra di loro San Francisco e Los Angeles.

Secondo lo sviluppatore, non sarà possibile creare un vuoto assoluto nei tubi. A questo proposito, le masse d'aria saranno inviate sotto il fondo del materiale rotabile attraverso speciali ugelli nel suo arco. Questo creerà un cuscino d'aria e risparmia fondi significativi necessari per l'attuazione dell'elettromagnete. Per ricaricare il motore, a causa della quale la capsula verrà messa in movimento, su ogni pavimento del tubo ogni 110 km verrà installata una guida in alluminio di lunghezza di 15 metri.

Varianti del funzionamento del sistema

La presentazione riguarda la versione passeggeri e passeggeri del sistema. Nel primo caso, si propone di costruire un tubo con un diametro di 2,23 m. Un treno sottovuoto che si allena all'interno può trasportare fino a 28 passeggeri per un viaggio. La seconda opzione prevede l'utilizzo di una conduttura di 3,3 m di diametro. In questo caso, in ogni capsula, sarà possibile trasportare tre automobili ciascuna. Va notato che secondo il progetto Elon Mask, la partenza dei treni avrà luogo ogni mezz'ora.

Efficienza economica e test

Il progetto Hyperloop può essere chiamato molto efficace. Gli sviluppatori stanno andando a soddisfare pienamente le proprie esigenze a scapito dell'energia solare e del vento. Tutto il loro surplus intende vendere, guadagnando circa 25 milioni di dollari ogni anno. Secondo Elon Mask, la tariffa da un lato sarà di circa 20 dollari. In questo caso, il progetto verrà pagato in vent'anni.

I primi test del treno sottovuoto si sono svolti nel maggio 2016. A questo scopo, nel deserto vicino a Las Vegas, è stato costruito un sito speciale di test. Il carrello con l'ausilio di elettromagneti innanzitutto ha accelerato a un segnale di 180 km / h, dopo di che si è fermato gradualmente.

sicurezza

Particolarmente attentamente gli sviluppatori hanno reagito alla sicurezza. Il movimento della capsula non influisce sulla comodità dei passeggeri. Secondo la sensazione, la sua accelerazione non si differenzia dalla corsa dell'aereo prima del decollo, e ulteriormente – una scivolata tranquillità e nessuna turbolenza. Elon Musk sostiene che un treno a vuoto non può scendere dalle rotaie o cadere da un'altezza, quindi dovrebbe essere considerato uno dei modi di trasporto più sicuri. In caso di interruzione di corrente nella capsula, vengono fornite delle batterie, la cui fornitura è sufficiente per il sostentamento dei passeggeri per 45 minuti, in altre parole – per l'intero percorso. Alla fine, la maggior parte delle persone è molto calma nei viaggi in aereo, nonostante il fatto che i mezzi di salvataggio in caso di disastro in essi siano molto dubbiosi.

completamento

La creazione di un treno a vuoto, senza dubbio, richiede enormi costi finanziari. Inoltre, prima di attuare il progetto, è necessario risolvere molti problemi tecnici. Tuttavia, nel nostro tempo, tenendo conto del costante sviluppo della tecnologia, la possibilità di realizzare questa impresa non sembra così vaga come poche decine di anni fa. A questo proposito, non dovrebbe sorprendere quando i treni più veloci di quelli aerei supersonici moderni saranno presto utilizzati per il trasporto di passeggeri e merci.